合成神经在光下工作。免费技术图书馆新闻

合成神经在光下工作

09.04.2016

牛津大学的研究人员创造了一种神经回路的人工模拟物：使用 3D 打印机将合成细胞包装在一种导电组织中，能够传导电脉冲。

细胞，体积为 50-100 皮升的微小水滴，包裹在单层脂质膜中。这些水滴不仅含有水，还含有带有编码跨膜蛋白基因的DNA，以及蛋白质合成所需的所有装置。在“细胞”中合成的跨膜蛋白在膜中形成了一个直通通道——这就是在两滴之间出现“细胞间接触”的方式，电信号可以通过该通道滑过。 “神经回路”的工作依赖于光照——“细胞”中还含有一种特殊的光敏蛋白，在光的作用下，它与DNA结合，激活其中记录的跨膜蛋白基因。

如上所述，使用 3D 打印机实现了密集有序的液滴堆叠。这种“细胞”的 XNUMXD 打印技术已经发展了很长时间，但现在这项工作的作者必须为它们开发新的配方，以便“细胞”本身和其中包含的分子机器通过打印机后的转录（将 RNA 拷贝合成为 DNA）和翻译（将蛋白质合成为 RNA）将保持工作状态。

Michael J. Booth 和他的同事们认为，Michael Booth 和他的同事们的主要成就是他们设法在神经链中建立了一个光开关，并且脉冲的传播不限于两个“细胞”，即信号走得更远——到第三滴、第四滴、第十滴等等。在这样的人工系统中，很有可能研究一些脉冲通过导电组织传播的模式，但在未来，研究人员希望将人工细胞与真实细胞结合起来.

要做到这一点，需要解决两个技术问题：首先，3D打印机打印的液滴复合物在油性环境中“活”，而真正的细胞需要水溶液；其次，人工细胞中的孔蛋白嵌入在单层脂膜中，而在真实细胞中是双层的，它们之间是否会形成跨膜蛋白孔尚不清楚。也许人造细胞和真实细胞之间的接触可以以突触的形式组织起来，当细胞膜之间保留一定的空间时，脉冲通过特殊的化学神经递质分子传递。

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