撰文 | 王聰
編輯 | nagashi排版 | 水成文在當(dāng)今社會(huì)，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活水平的提高，在全世界范圍內(nèi)，肥胖已經(jīng)成為了一個(gè)主要公共健康問(wèn)題。據(jù)世界衛(wèi)生組織 （WHO） 統(tǒng)計(jì)，全球有近20億人超重或肥胖，從1975到2016年，全球肥胖率翻了近3倍，每年因超重或肥胖導(dǎo)致的死亡高達(dá)280萬(wàn)。實(shí)際上，肥胖既是一種特征，也是一種疾病，肥胖的人不僅生活不便、運(yùn)動(dòng)能力下降，還更易患代謝性疾病和心腦血管疾病，此外，許多研究表明，肥胖與十多種癌癥的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加和預(yù)后及生存率降低有關(guān)。對(duì)于那些由于肥胖導(dǎo)致嚴(yán)重健康問(wèn)題的人， 胃旁路手術(shù) 往往成了最后的選擇，該 手術(shù)將患者的胃分成上下兩部分，用于容納食物的只有原來(lái)胃部的1/6-1/10，然后在小胃的切口處開(kāi)一條“岔路”，接上截取的一段小腸，重新排列小腸的位置，改變食物經(jīng)過(guò)消化道的途徑，減緩胃排空速度，縮短小腸，降低吸收，從而達(dá)到減肥的目的。胃旁路手術(shù)涉及對(duì)胃和小腸結(jié)構(gòu)的改變，手術(shù)復(fù)雜，具有很大的侵入性，且患者術(shù)后需要很長(zhǎng)的回復(fù)時(shí)間。
近日，德州農(nóng)工大學(xué)、華盛頓大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在 Nature 子刊 Nature Communications 雜志發(fā)表了題為： Organ-specific, multimodal, wireless optoelectronics for high-throughput phenotyping of peripheral neural pathways 的研究論文。研究 開(kāi)發(fā)了一種厘米大小的無(wú)線設(shè)備，僅需最簡(jiǎn)單的手術(shù)植入，使用遠(yuǎn)程射頻源進(jìn)行外部控制，通過(guò)光刺激胃中迷走神經(jīng)末梢，讓人產(chǎn)生飽腹感，從而幫助減肥 。肥胖已經(jīng)成為一種全球大流行疾病，僅僅在美國(guó)，肥胖帶來(lái)的健康問(wèn)題每年要花費(fèi)1470億美元。此外，肥胖會(huì)大大增加糖尿病、心臟病甚至某些癌癥等慢性疾病的風(fēng)險(xiǎn)。
迷走神經(jīng)提供了從胃壁到大腦的飽腹感信息，近年來(lái)，迷走神經(jīng)成為了廣受關(guān)注的治療肥胖靶標(biāo)。而且已經(jīng)有了一些醫(yī)療設(shè)備可以通過(guò)刺激迷走神經(jīng)末梢?guī)椭种起囸I感。但這些設(shè)備都被設(shè)計(jì)的跟起搏器類似，通過(guò)連接電線，產(chǎn)生電流刺激來(lái)激活迷走神經(jīng)末梢。如今，無(wú)線技術(shù)及先進(jìn)的遺傳學(xué)和光學(xué)工具的應(yīng)用，可能給神經(jīng)刺激設(shè)備帶來(lái)革命性改變，讓操作不再那么麻煩，同時(shí)患者的體驗(yàn)也更舒服。
盡管無(wú)線設(shè)備具有許多臨床益處，但迄今為止，還沒(méi)有任何一種設(shè)備能夠?qū)Τ竽X以外的其他器官內(nèi)部的神經(jīng)元活動(dòng)進(jìn)行長(zhǎng)期且持久的細(xì)胞類型特異性操縱。為了突破這一難題，研究團(tuán)隊(duì)想到了 光遺傳學(xué)方法 ，首先通過(guò)AAV病毒載體向胃中特定迷走神經(jīng)末端導(dǎo)入ChR2光敏感蛋白基因。光遺傳學(xué) ，是將外源光敏感蛋白基因?qū)牖罴?xì)胞中，在細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)上表達(dá)了光敏感通道蛋白，然后通過(guò)特定波長(zhǎng)光的照射，控制細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)上的光敏感通道蛋白的激活與關(guān)閉。這種技術(shù)，可以通過(guò)光學(xué)方法無(wú)損傷或低損傷地控制特異神經(jīng)元的活動(dòng)。研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)微型的槳狀裝置，并在其固定于胃部的柔性軸末端附近插入了微型LED。在設(shè)備的頭部 （接收器） 中，裝有與外部射頻源進(jìn)行無(wú)線通信所需的微芯片，接收器還配備了產(chǎn)生微小電流以為L(zhǎng)ED供電的功能。研究人員表明， 當(dāng)打開(kāi)射頻源時(shí)，來(lái)自LED的光可以有效地抑制饑餓感 。在這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)驚訝地發(fā)現(xiàn)，協(xié)調(diào)饑餓抑制的生物學(xué)機(jī)制與傳統(tǒng)知識(shí)不同。之前人們普遍認(rèn)為，當(dāng)胃部被裝滿時(shí)，胃壁會(huì)擴(kuò)張，胃壁擴(kuò)張的信息會(huì)由迷走神經(jīng)上的機(jī)械感受器傳遞到大腦，讓大腦產(chǎn)生飽腹感，從而抑制饑餓。這項(xiàng)研究則表明，刺激那些對(duì)食物中的化學(xué)物質(zhì)有反應(yīng)的非伸展性受體，即使在胃部沒(méi)有擴(kuò)張的情況下，也可能會(huì)產(chǎn)生飽腹感。研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的這個(gè)裝置在幾乎不進(jìn)行任何改動(dòng)的情況下，就可以操縱整個(gè)胃腸道的神經(jīng)末梢。這種基于無(wú)線光遺傳學(xué)的微型設(shè)備，能夠通過(guò)控制食欲，從而幫助減肥，而且該設(shè)備還能 實(shí)現(xiàn)低成本，高通量和精確控制外周神經(jīng)回路，實(shí)現(xiàn)對(duì)行為和生理的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。論文鏈接： https://www.nature.com/articles/s41467-020-20421-8

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