在生物医学领域，精确控制细胞活动一直是一个重大挑战，尤其是在深部组织中。最近，一项发表在《自然·通讯》的研究为我们提供了一种新的方法——利用超声波来无线操控细胞，这一技术被称为声遗传学（sonogenetics）。
重点发现
研究团队发现，超声波能够触发细胞内钙离子（Ca2+）的流入，进而激活特定的基因表达。这一发现基于超声波对机械敏感离子通道的影响，这些通道在受到超声波刺激时会打开，允许Ca2+流入细胞内，激活Ca2+-calmodulin信号通路。利用这一机制，研究人员设计了一种基因工程细胞治疗设备，该设备在超声波的刺激下能够有条件地表达抗炎细胞因子——人类白细胞介素-10（hIL-10）。在小鼠结肠炎模型中，这种超声波响应的治疗细胞设备显示出了减轻急性结肠炎的能力，改善了结肠形态和组织病理学特征。
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使用的具体方法
超声波刺激
研究人员使用了一个定制的超声波发生器（MODUSON-2）和一个未聚焦的0.5 MHz换能器来刺激培养的细胞。他们通过实时荧光成像观察了超声波刺激期间细胞内Ca2+的波动，证明了超声波脉冲能够诱导细胞内Ca2+的进入。
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基因工程细胞治疗设备
研究人员将基因工程细胞封装在改良的聚偏二氟乙烯（mPVDF）中，形成了一个治疗细胞设备。这个设备能够在超声波的刺激下，局部表达和分泌hIL-10，用于治疗。
小鼠模型实验
在小鼠结肠炎模型中，研究人员将治疗细胞设备植入小鼠腹腔，并使用1 MHz的超声波换能器进行刺激。通过评估结肠长度、形态、组织病理学评分以及血清中hIL-10的水平，研究人员评估了治疗的效果。
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最终结论
研究结果表明，超声波能够作为一种非侵入性工具，用于在体内条件性地调控工程细胞的治疗设备。这种声遗传学方法不仅能够精确控制细胞活动，而且具有深部组织穿透能力，为靶向递送抗炎治疗提供了新的策略。这项研究为超声波在精准医疗中的潜在应用提供了有力的证据，并展示了其在先进疗法中的发展前景。
出处
本文内容基于的研究发表在《自然·通讯》上，原文链接为：Ultrasound-mediated spatial and temporal control of engineered cells in vivo。
