人脑疾病，如帕金森病，触及多个脑区的毁伤，是以需要新的神经调控技能，可以或许切确且矫捷地同时调控所有受影响的脑区。

近日，美国圣路易斯华盛顿年夜学传授陈红团队于美国《国度科学院院刊》揭晓论文，他们创立了“艾里束全息声遗传技能”（AhSonogenetics）, 开发出一种将全息声学装备与基因项目联合的非侵入性技能，能切确地将超声波对准年夜脑中受影响的神经元，经由过程切确调治多个患病脑区中特定细胞到达医治目的。于针对于帕金森病小鼠的医治试验中，研究职员已经经取患了较着的效果。

艾里束全息声遗传技能（AhSonogenetics）观点图。受访者供图

“把持”超声波束聚焦病区

2021年，陈红团队提作声遗传学，经由过程将包罗超声波敏感离子通道的病毒构建体通报到年夜脑中颠末基因选择的神经元，用低强度聚焦超声波来通报少许的热量，从而打开离子通道并激活神经元。

“咱们于神经元中发明了感触感染超声波的离子通道，进而注释了该技能的潜于机理。”陈红说。

艾里波束（Airy beam）由英国皇家天文学家乔治 比德尔 艾里爵士提出，是一种非凡的自弯曲波束，它具备非衍射、自加快以及自愈的特色。

“艾里波束的特色为超声束把持提供了时机。”论文作者之1、圣路易斯华盛顿年夜学玻士后杨垚亨告诉《中国科学报》。2022 年，该团队设计并经由过程 3D 打印技能，打造出一种声学全息透镜来天生超声艾里波束，实现了慎密且矫捷的 3D 聚焦。

声遗传学为研究职员提供了一种切确节制年夜脑的要领，而Airy beam技能使研究职员可以或许弯曲或者指导声波，于年夜脑内部天生肆意波束图案，并具备高空间分辩率。

“AhSonogenetics将这两项技能联合起来，成为干涉干与神经退行性疾病的潜于要领。”论文第一作者、北京航空航天年夜学医学科学与项目学院副传授胡中韬说，“该技能比传统技能更切确地定位更小的年夜脑区域，具备指导到差别方针脑区的矫捷性，并可以或许同时靶向多个毁伤脑区。”

帕金森病医治初见成效

为评估艾里束全息声遗传技能于医治帕金森病方面的潜力，研究职员设计出一种“艾里束全息声透镜”来天生双核心，用在双边靶向小鼠年夜脑违侧纹状体。

“钙勾当是小鼠体内指神经细胞激活的主要旌旗灯号。”杨垚亨说，“咱们经由过程光纤光度测定将艾里束全息声遗传技能与小鼠体内钙记载集成，记载了小鼠年夜脑于左边或者右边纹状体的超声刺激时期左边以及右边纹状体的钙勾当。”

此外，该团队还设计出使用艾里束全息超外貌的可穿着超声装备，用在自由挪动小鼠的无植入、细胞亚型特同性、空间切确且矫捷的神经调治。研究职员将含有超声波敏感离子通道的病毒构建体通报到基因选择的神���经元中。然后哄骗可穿着装备经由过程低强度聚焦超声波向年夜脑中选定的神经元通报少许热量。

“比体温高几度的热量激活了该离子通道，让通道充任打开或者封闭神经元的开关。”杨垚亨说，“患有帕金森疾病的老鼠体现为步履缓慢，勾当频次降落，咱们于试验时发明，艾里束全息声遗传技能可以帮忙帕金森模子小鼠提高运动方面的踊跃性，提高勾当频次。”

“艾里束全息声透镜不只能天生两个核心，实在际上可以调治天生肆意图样的超声波聚焦。”杨垚亨增补说，“对于帕金森疾病的医治只是其功效的一个展示，之后可以针对于差别的脑疾病，定制差别的声学图样，靶向于各个疾病脑区以加强医治效果。”

相干论文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2402200121