國家納米科學中心方英和田慧慧研究團隊在基於生物編輯技術的腦機介面增強技術方面取得新進展，相關成果以Spatially Precise Genetic Engineering at the Electrode-Tissue Interface為題，發表在Advanced Materials上。
腦機介面是通過在大腦與外部電子設備之間創建直接的通訊通道，實現人與機器的高帶寬信息交換，推動人工智慧（AI）與人類智能（HI）的深度融合。神經電極是腦機介面中最底層的核心技術，通過將大腦中神經元的放電活動傳輸到體外的電子設備，從而讀取大腦的意圖；同時也可以通過神經電極調控神經元的放電活動，從而實現對大腦信息的寫入。
神經電極和腦組織之間的界面是影響腦機介面性能的關鍵因素。該界面決定了信息傳輸效率，直接影響著腦機介面的靈敏度和精準性。近年來，大量的研究工作致力於提升神經界面性能，該領域的研究工作可分為兩個方向，即非生物神經界面技術和生物神經界面技術兩個方面。以往的研究主要集中在非生物神經界面技術，即通過改進電極結構或材料來提高神經電極的生物相容性，降低組織反應，從而提高腦機介面的長期穩定性。另一方面，生物神經界面技術通過生物工程技術來改善電極周圍神經組織的性能，有望實現腦機介面增強。但目前為止，基於生物工程的神經界面研究在很大程度上尚未有報道。
國家納米科學中心方英和田慧慧團隊提出了一種新型生物神經界面技術。研究人員通過構建基於基因工程技術的多功能柔性神經電極，向神經電極周圍的腦組織遞送基因並對細胞進行特異性的基因編輯，從而實現增強型腦機介面技術。該研究通過基於核糖核酸干擾（RNAi）的基因沉默技術，成功敲低了神經界面附近神經元中的蛋白酪氨酸磷酸酶（PTEN）和星形膠質細胞中的聚嘧啶束結合蛋白1（PTBP1）基因。PTEN的沉默能夠顯著提高神經元細胞的生長能力。另一方面，前期的研究表明PTBP1能夠將星形膠質細胞轉分化為神經元細胞。研究人員對神經退行性疾病模型小鼠在RNA干擾後的神經活動進行了長期檢測，發現下調神經元中的PTEN基因序列可以顯著改善神經元的電活動。該研究中設計的多功能柔性神經探針能夠結合生物工程和非生物工程的技術優勢，對神經界面的細胞進行精準轉染，實現對特定基因的有效沉默，從而提高腦機介面技術的性能。該方法拓寬了基因工程技術在增強型腦機介面領域的應用，為推動再生神經電子學和下一代腦機介面領域的發展提供了一種前景廣闊的工具。
轉自：https://nanoctr.cas.cn/kyjz2017/202408/t20240820_7301458.html
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202401327
