索尔克的科学家们将超声技术应用于神经治疗

新出现的声谱技术(一种细胞由声音控制的技术)有可能在未来取代药物或侵入性手术治疗癫痫、帕金森病或创伤后应激障碍等神经系统疾病。

索尔克研究所(Salk Institute)的科学家率先提出了利用超声波刺激神经元的想法，并创造了“声遗传学”(sonogenetics)这个术语。他将参与美国国防高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency)的ElectRx项目，计划用75万美元的新资金把他的实验室工作提升到一个新的水平。

Salk副教授Sreekanth Chalasani是该项目的首席研究员，他说:“我们大约在六年前启动了这个项目，当时我们首次将超声波引入实验室研究生物系统。”“我们想知道超声波是否能刺激线虫的行为——线虫是一种简单的生物，它的基本神经回路与我们自己的相似——令人吃惊的是，我们发现它能。”

2012年，卡拉萨尼获得了索尔克创新基金(Salk Innovation Grant)的资助，以探索他的想法，即对蠕虫的神经元进行基因工程，使其对声波做出反应。他在2015年首次在线虫身上展示了这项技术，显示低强度的超声波传播到线虫体内会导致一种名为TRP-4的化学敏感分子通道打开并激活脑细胞。然后，他的团队利用分子生物学技术，将TRP-4通道添加到通常对超声波没有反应的神经元上，成功激活它们，并影响蠕虫的行为。该实验室利用他们研究方法的早期成功，通过推进创新神经技术(Brain)计划，获得了美国国立卫生研究院(NIH)脑研究项目的一项拨款，以探索更多的分子通道，这些通道可以通过超声波进行定位。研究小组还展示了这项技术在老鼠模型上的应用。

在声遗传学发展之前，科学家们使用一种叫做光遗传学的工具来用光刺激神经元。虽然光遗传学仍然是神经科学研究的一个非常有价值的工具，但这种方法有一些治疗局限性。

”光遗传学,需要通过手术植入某种探测或发光设备位于或接近您的目标组织,”优素福Tufail说Chalasani实验室的科学家。“但是随着sonogenetics,你不需要手术,因为基因组件,使神经元敏感超声可以通过治疗病毒,然后应用超声波刺激之外的身体,就像一个怀孕超声波。”

现在，研究小组的目标是寻找对超声波有反应的额外蛋白质——但这些蛋白质不是激活神经元，而是抑制细胞。非侵入性抑制和激活神经元的方法都具有巨大的治疗潜力。

“Sonogenetics是一个非常令人兴奋的,我们可能会把不同的神经条件无需创电极植入病人,”科琳说Lee-Kubli, Chalasani实验室的研究助理。“帕金森氏症、神经性疼痛、创伤后应激障碍和运动障碍,如瘫痪,理论上可以受益于Sonogenetics方法。”

在这种新的支持下，该团队将建立新的、定制的仪器来开发和评估这项技术。卡拉萨尼补充说:“我们对我们取得的结果感到兴奋。我们对这项技术的前景感到兴奋，我们认为它将彻底改变神经科学和医学领域。

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