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太赫兹光波速动改变干细胞中基因活性
发布时间:2020-10-25 19:55:20 阅读:121

来源:日本京都大学;太赫兹研发网 余郑璟博士 编译

京都大学研究人员利用仪器,有效地将诱导多能干细胞(iPSCs)暴露在太赫兹辐射下,他们发现,太赫兹光脉冲可以改变锌依赖性转录因子影响的基因活性。
来源:Mindy Takamiya,京都大学集成细胞材料科学研究所 (CC BY-NC-SA 4.0)

    来自日本京都大学集成细胞材料科学研究所(iCeMS)和东海大学的研究人员在《光学快报》(Optics Letters)期刊上报道,太赫兹光脉冲改变了干细胞的基因表达。这一发现起因于一种新工具的研发,它对干细胞研究和再生疗法的发展具有重要意义。

    太赫兹位于电磁波谱的远红外/微波区域,可以由强大的激光生成。科学家们已经使用太赫兹脉冲来控制固态材料的性能。由于它们不会像紫外线或红外光那样破坏活细胞,它们还具有操纵活细胞的潜力。到目前为止,关于它们对细胞的影响,研究得出了相互矛盾的结果,这可能与实验采用不同方式进行密切相关。

    集成细胞材料科学研究所微工程师Ken-ichiro Kamei,物理学家Hideki Hirori和他们的同事一起开发出一种更好的工具,用以研究太赫兹脉冲照射人体细胞时会发生什么。该装置将细胞放置在与太赫兹光线面积相同的微小微孔中,从而克服了以往出现的技术问题。

    该小组使用了专门仪器来探索太赫兹辐射对诱导多能干细胞(iPSCs)的影响。这些细胞是从皮肤或血液中提取并转化为干细胞。科学家们正试图将它们转化为其他类型的细胞和组织,以帮助治疗肌肉萎缩症等疾病。

    “太赫兹脉冲可以产生强大的电场而不需要接触或损坏细胞,”Hirori解释到。“我们测试了它们对诱导多能干细胞的影响,发现一些基因网络的活动会因为太赫兹光线照射而发生变化。”

    例如,他们发现了与运动神经元存活和线粒体功能有关的脉冲激活基因。他们还可以使参与细胞分化的基因失去活性,这一过程就是干细胞转化为特化体细胞的过程。

    进一步研究发现,这些基因受锌依赖转录因子的影响。科学家认为太赫兹脉冲产生的电场会导致锌离子在细胞内移动,从而影响转录因子的功能,进而激活或抑制负责基因的转录因子。

    Hirori还表示,这一发现可能有助于开发一种操纵iPSC分化成特定细胞的技术,通过关闭特定的某些基因,而同时又保留其他基因功能,从而为广泛疾病的再生疗法铺平了道路。

 
 

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