絕對(duì)控制生物體中分子的活性。決定藥物何時(shí),何地以及如何被激活。這些是預(yù)期用所謂的光可切換分子達(dá)到的一些目標(biāo),這些分子是在某些光波存在下改變其性質(zhì)的化合物。今天,由于加泰羅尼亞生物工程研究所(IBEC)與巴塞羅那自治大學(xué)(UAB)領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究結(jié)果,科學(xué)界離實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)又近了一步。
利用脈沖紅外光激光器,科學(xué)家首次設(shè)法激活位于神經(jīng)組織內(nèi)的分子,效率幾乎達(dá)到100%?!斑@是一項(xiàng)為大量應(yīng)用打開(kāi)大門(mén)的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。從僅在我們身體的某個(gè)點(diǎn)發(fā)揮作用并因此在其他區(qū)域沒(méi)有不必要的副作用的藥物,到任何蛋白質(zhì)的空間和時(shí)間控制,我們想要在有機(jī)體的背景下研究它們, ICREA研究教授,IBEC納米探針和納米開(kāi)關(guān)組負(fù)責(zé)人Pau Gorostiza說(shuō)。該研究最近發(fā)表在Nature Communications雜志上。
高精度光敏開(kāi)關(guān)
研究人員使用的光可切割分子是偶氮苯的一種新變體,偶氮苯是一種化合物,在黑暗中具有扁平形狀,但在暴露于光線時(shí)會(huì)彎曲。光學(xué)藥理學(xué)試圖利用這種獨(dú)特的性質(zhì)來(lái)控制藥物的活性:將一種與偶氮苯結(jié)合的非活性藥物引入體內(nèi)。藥物的設(shè)計(jì)僅允許在偶氮苯彎曲時(shí)進(jìn)行操作。通過(guò)這種方式,盡管藥物分布在整個(gè)身體中,它只會(huì)在刺激偶氮苯的光被照射的點(diǎn)處起作用,從而避免在存在偶氮苯的區(qū)域中與藥物作用相關(guān)的副作用,因?yàn)樗鼪](méi)有必要。
直到最近,基于光可切換分子的技術(shù)使用紫光或藍(lán)光(單光子刺激)的連續(xù)波激光來(lái)激活這些化合物,這種方法不允許聚焦刺激。'我們希望分子在特定點(diǎn)激活,而不是沿著我們照射的整個(gè)光束激活。我們看到使用脈沖紅外光的雙光子躍遷允許實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),但效率非常低,應(yīng)用受到限制。我們現(xiàn)在開(kāi)發(fā)的分子以100%的效率實(shí)現(xiàn)了這種效果。UAB化學(xué)系的研究人員Jordi Hernando和RamonAlibés評(píng)論說(shuō),這是一種非常強(qiáng)大而精確的操縱神經(jīng)元活動(dòng)的技術(shù),他與JosepMaLluch和FélixBusqué一起監(jiān)督了這項(xiàng)工作的一部分。
研究人員已經(jīng)證明了該技術(shù)對(duì)小鼠神經(jīng)元和動(dòng)物模型的有效性,用于研究神經(jīng)元電路,秀麗隱桿線蟲(chóng)(Caenorhabditis elegans worm)。盡管神經(jīng)元組織中的細(xì)胞非常接近,但我們?cè)O(shè)法選擇了那些我們想要激活光可切換分子的細(xì)胞?!?
MariaG?ppert-Mayer預(yù)測(cè),通過(guò)雙光子吸收進(jìn)行刺激,并使用2018年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者Donna Strickland和GérardMourou開(kāi)發(fā)的脈沖激光進(jìn)行了演示,代表了神經(jīng)元活動(dòng)可視化和操縱的革命。
這一發(fā)展的成果具有巨大的潛力,因?yàn)樗鼈兇蜷_(kāi)了分子領(lǐng)域新研究領(lǐng)域的大門(mén)。利用所描述的技術(shù),科學(xué)家將對(duì)他們希望研究的任何光可切換分子擁有前所未有的時(shí)空控制。
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