光遺傳學重要成果：用光刺激神經修復
日期：2015-11-19 09:12:25
神經系統要伴隨我們終生，但許多疾病和損傷會壓倒神經元的維持和修復能力。日前，德國亥姆霍茲慕尼黑中心(Helmholtz Zentrum München)的研究人員，通過光遺傳學技術成功促進了斑馬魚受損神經回路的修復。相關論文發表在Cell旗下的Current Biology雜志上。
光遺傳學是神經學領域的革命性技術，誕生至今已經有十年了。該技術是將光敏通道蛋白添加到想要研究的神經元中，通過光照選擇性開啟這些通道，激活或者沉默目標神經元。光遺傳學技術可以實現精確的時間和空間控制，是深入理解神經系統的有力工具，有助于探索神經元功能、神經元興奮性、突觸傳遞等問題。
為了用光遺傳學技術促進神經修復，Dr. Hernán López-Schier領導研究團隊對這一技術進行了改良，腺苷酸環化酶生產的第二信使cAMP是他們成功的關鍵。研究人員構建了由藍光激活的特殊腺苷酸環化酶，用藍光照射表達這種酶的細胞，可以特異性調節cAMP的生產。
幼年斑馬魚特別適合于光遺傳學研究，因為它們的皮膚是透明的，光很容易到達目標細胞。研究人員切斷了幼年斑馬魚的感知性外側神經，這些神經負責將外部感知信號傳遞到大腦，但受損之后通常不能修復。“我們讓受損神經表達光激活的腺苷酸環化酶，藍光照射會顯著增強這些神經的修復，”文章第一作者Yan Xiao博士說。“在沒有光照的情況下只有5%的神經末端再生突觸，光刺激之后這一比例提高到了30%。”簡而言之，研究人員通過用藍光提升cAMP水平，成功刺激了神經回路的修復。
“光遺傳學給神經生物學帶來了一場革命，這一技術往往被用于改變神經元的電活性。我們的研究首次展示，光遺傳學也能遠程刺激活體動物復雜神經回路的修復，”López-Schier解釋道。
這項研究還只是第一步，研究人員希望將這個技術推廣到更高等的生物中，用于更復雜的神經回路。未來，人們也許可以在此基礎上治療多種疾病中的神經病變。
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