这是基因表达的无线遥控控制的设备,整体的装置如下,收集脑电波,脑电图(EEG)-基于脑-计算机接口(BCI)处理精神状态特定的脑波程序,脑电波进行加工控制场频信号发生器来控制近红外(near-infrared) NIR-LED灯的开关,利用基因工程技术转入细胞中的双鸟苷酸环化酶(diguanylate cyclase,DGCL)蛋白可以捕获近红外光线而使自身被激活,并将三磷酸鸟苷(GTP)转化生成第二信使环二鸟苷酸(c-di-GMP),c-di-GMP是一种广泛存在于细菌中的第二信使。环二鸟苷酸c-di-GMP进一步激活STING蛋白,导致TBK1蛋白对磷酸化修饰IRF3,磷酸化形式的IRF3转移到细胞核。结合特异性的启动子启动下游基因的表达,启动外源基因人类糖蛋白:分泌型碱性磷酸酶(SEAP)的表达。
它使人类的大脑活动和精神状态以脑电波的形式收集转化一个细胞可以感受到的刺激信号,进而调节细胞中进行基因表达。无论是细菌还是高等生物各种植物动物,在能够在适宜的环境中生存,都能够对各种环境信号因子的产生应激,最常见的就是温度和光照,在不同温度和光照条件下细胞体内的基因表达模式都是不一样的,这种信号的调节都需要经过特殊的信号路径调控完成,这些应激性都涉及到受体蛋白感受环境信号然后经过信号通路启动基因表达或者对相应蛋白进行各种修饰调节活性等。
另一方面各种控制仿生技术近些年也取得了很不错的进展,特别是各种脑控仿生肢体,有的已经投入转化成各种产品,这篇文章做的是将两个技术结合到了一起,为未来的基因和细胞疗法提供新的治疗思路,但是需要注意的是,基因表达调控在时间上是较慢的,是一个缓慢上升的过程(如本文下图),不像意念那样瞬间完成,需要的时间较长,因此目前会限制其广泛应用。
参考资料:Folcher M, Oesterle S, Zwicky K, et al. Mind-controlled transgene expression by a wireless-powered optogenetic designer cell implant[J]. Nature Communications, 2014, 5:5392.