光遗传学重要成果：用光刺激神经修复

　　

生物通报道：神经系统要伴随我们终生，但许多疾病和损伤会压倒神经元的维持和修复能力。日前，德国亥姆霍兹慕尼黑中心(Helmholtz Zentrum München)的研究人员，通过光遗传学技术成功促进了斑马鱼受损神经回路的修复。相关论文发表在Cell旗下的Current Biology杂志上。

光遗传学是神经学领域的革命性技术，诞生至今已经有十年了。该技术是将光敏通道蛋白添加到想要研究的神经元中，通过光照选择性开启这些通道，激活或者沉默目标神经元。光遗传学技术可以实现精确的时间和空间控制，是深入理解神经系统的有力工具，有助于探索神经元功能、神经元兴奋性、突触传递等问题。（延伸阅读：Cell发表革命性技术：遥控大脑不是梦）

为了用光遗传学技术促进神经修复，Dr. Hernán López-Schier领导研究团队对这一技术进行了改良，腺苷酸环化酶生产的第二信使cAMP是他们成功的关键。研究人员构建了由蓝光激活的特殊腺苷酸环化酶，用蓝光照射表达这种酶的细胞，可以特异性调节cAMP的生产。

幼年斑马鱼特别适合于光遗传学研究，因为它们的皮肤是透明的，光很容易到达目标细胞。研究人员切断了幼年斑马鱼的感知性外侧神经，这些神经负责将外部感知信号传递到大脑，但受损之后通常不能修复。“我们让受损神经表达光激活的腺苷酸环化酶，蓝光照射会显著增强这些神经的修复，”文章第一作者Yan Xiao博士说。“在没有光照的情况下只有5%的神经末端再生突触，光刺激之后这一比例提高到了30%。”简而言之，研究人员通过用蓝光提升cAMP水平，成功刺激了神经回路的修复。

“光遗传学给神经生物学带来了一场革命，这一技术往往被用于改变神经元的电活性。我们的研究首次展示，光遗传学也能远程刺激活体动物复杂神经回路的修复，”López-Schier解释道。

这项研究还只是第一步，研究人员希望将这个技术推广到更高等的生物中，用于更复杂的神经回路。未来，人们也许可以在此基础上治疗多种疾病中的神经病变。

 

生物通编辑：叶予

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