近日，美国莱斯大学（Rice University）的生物工程团队在动物模型中展示了一种无需手术即可精准调控大脑特定回路的全新方法。研究人员通过低强度聚焦超声（low-intensity focused ultrasound）暂时打开海马区血脑屏障（BBB），定向递送经过设计的基因疗法，随后利用一种口服药物“打开”或“关闭”这一回路的活性，如同调节灯光的“调光开关”。研究成果发表在《ACS Chemical Neuroscience》杂志上，并登上封面。
声、基因与化学的三重结合
该研究由莱斯大学神经工程研究计划成员、助理教授Jerzy Szablowski领衔，其核心技术被称为声靶向化学遗传学（Acoustically Targeted Chemogenetics，ATAC）。这一创新融合了超声技术、基因疗法与化学遗传学，使研究人员能够在无需手术、无植入物的情况下，精准控制大脑活动。
具体操作中，研究人员首先将充满气体的微气泡注入血液。当超声波聚焦于海马区域时，这些微气泡轻柔振动，使血管壁暂时形成纳米级开口。这些“孔洞”虽比血细胞小数百倍，但足以让携带基因的载体通过，进入目标脑区实现基因递送。数小时后，血脑屏障会自然恢复。
载体中的基因指令能在目标神经元中表达一种抑制型化学遗传受体。这类受体在接受特定口服药物信号后，可“降低”神经元的兴奋性，从而抑制癫痫样异常放电。
莱斯大学博士生、论文第一作者李宏浩（Honghao Li）表示：“我们能够仅调控海马的过度活跃区域，而不会影响其他脑区。这意味着我们能以更安全、更精确的方式，控制癫痫等神经疾病相关的脑活动。”
启示与前景：脑疾病治疗新范式
研究结果表明，ATAC技术能在动物模型中实现一次性、精准、可控的脑回路调节。由于聚焦超声和病毒载体基因递送技术均已进入临床试验阶段，这一成果为癫痫及其他神经系统疾病的精准治疗奠定了重要基础。
Szablowski团队此前已展示了利用超声跨越大范围脑区进行基因递送的能力。此次研究进一步证明，他们不仅能“送药入脑”，还可在未来实现定点、实时调控与非侵入监测。
团队还开发了另一项相关技术——超声信号标志物回收（REMIS），可利用超声释放局部脑区的蛋白标志物进入血液，从而实现非侵入式的基因表达监测。目前，这一技术正与得克萨斯医学中心、贝勒医学院及德州大学MD安德森癌症中心等机构共同推进临床试验。
Szablowski总结道：“我们的目标是构建一个通用平台，让医生能安全抵达任何脑区，精准递送所需的基因治疗，并实现按需控制。随着这些技术不断融合，它们或将彻底改变脑部疾病治疗的方式。”
参考文献：Honghao Li et al, Nonsurgical Control of Seizure Threshold with Acoustically Targeted Chemogenetics, ACS Chemical Neuroscience (2025). DOI: 10.1021/acschemneuro.5c00404
编辑：王洪
排版：李丽
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