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以色列公司:研发基因疗法 心脏起搏器或将成历史

借助以色列研究人员研发的一项基因技术,心脏病患者或将不再需要心脏起搏器来保持心脏的跳动,而是用注射进心脏的光敏基因代替电子设备,利用蓝色光束起搏心脏。

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这项新型心脏起搏及心脏再同步化治疗技术由以色列理工学院拉帕波特药学院和Rambam医疗中心的利奥•格普斯坦教授和尤迪•纽辛诺维奇博士研发。该技术其中一项研究的结果已在本月发表于《自然生物技术》周刊。


心脏起搏器无疑拯救了许多生命,但该设备并非没有风险。约300万人体内装有心脏起搏器,而且如果没有起搏器,其中大部分人都会丧命。该仪器通过电极刺激心脏时发送的电子信号监测心脏的自然跳动,如果在一定时间内没有检测到心跳,该仪器将会用小股低压脉冲电流“唤醒”心脏。除了简单的心跳检测、记录体温和肾上腺素水平等功能外,更先进的设备还能让心跳达到剧烈运动时的强度。


但心脏起搏器不是一个完美的解决方法。和心脏起搏器相关的问题包括:感染、仪器故障和移位等。而借助新技术,用户完全可以不用心脏起搏器,也无需动该仪器的植入手术。


“我们研发的技术是首项无需通过电流即可实现心脏同步化治疗的技术。”格普斯坦说,“此前也出现过很多高级的基因疗法和细胞疗法,可生成生物起搏器,仅从一个位置起搏心脏。但这些方法不可能同时从多个位置进行再同步治疗,激活心脏。”


用光刺激基因的研究已进行了数年,属于光基因学领域的内容。在该学科中,光被用于控制基因对光敏感的神经元。这种方法的使用大部分还停留在实验阶段,但显示出广阔的应用前景。例如,在某个研究中,用光基因刺激法对失聪小鼠的脊椎进行刺激后,小鼠的听觉功能得以恢复。该领域的研究人员不断从藻类中提取光敏基因,把基因导入其他细胞,充当开关的角色,当细胞受到光脉冲的刺激时可引起细胞作出或停止特定行为。


以色列理工学院和Rambam医疗中心围绕该技术对小鼠进行了实验。研究人员向小鼠心肌的某一特定区域注射了其中一种藻类基因(光敏感通道蛋白-2)。随后,科学家发现可通过蓝色光束激活该区域表达的光敏蛋白,刺激心脏进行收缩。通过改变光束的频率,格普斯坦和纽辛诺维奇可控制和调节心率。他们继续向心腔的数个区域导入该基因,发现该基因能够同时从多个位置激活心脏,解决心脏跳动时心室收缩不同步的问题。


格普斯坦表示,科学家仍需围绕这项基于光基因学的心脏起搏技术进行更多研究,才能把该技术变成现实,造福人类健康。例如,小鼠实验中注入的基因对蓝光敏感,但难于渗透组织,可能会限制其在大型动物或人类身上的作用。


“这意味着导入该基因的细胞必须具备相对较薄的细胞膜,应接近心脏外膜的厚度,而输送光束的光导纤维应被植入到尽可能接近那些细胞的地方。”格普斯坦说,“将来一个可能的解决方法就是研发类似的光敏蛋白,能在近红外线甚至远红外线光谱中对光作出反应,且能更轻易渗透组织,接收远距离光照。”


旧金山加州大学心血管中心心脏科科长兼联合主任杰弗里•奥金博士说:“这是一项非常重要的概念验证实验,首次展示了无需电线即可同时通过多个位置起搏心脏的作用机制。”


“目前使用的心脏起搏器最常发生故障的地方是连接心肌和电流脉冲的引线或电线。该论文中介绍的方法或将不再需要使用这些电线或者通过一条单电极导管同时刺激多个位置。”


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