新的光遗传学工具发现癫痫发作的发展时间线

德国波鸿鲁尔大学的科学家们发现了一种新的光遗传学工具，即在斑马鱼大脑和眼睛中发现的一种受体蛋白(Opn7b)，并展示了它在癫痫研究中的潜在应用，以揭示癫痫发作的潜在机制和时间线。科学家们发现，Opn7b持续激活一个被称为Gi/o通路的重要细胞内信号通路，并可以被蓝光或绿光关闭，从而使Gi/o信号通路失去活性。

　　

天然和工程光敏蛋白的发现，在神经科学中发展了一种通用和易于使用的方法，称为光遗传学，利用光刺激精确地调节神经活动的时间和空间，并对理解神经网络、神经元功能和信号通路产生了巨大的影响。

德国波鸿鲁尔大学的科学家们现在发现了一种新的光遗传学工具，并证明了它在癫痫研究中的潜力。这种工具是斑马鱼大脑和眼睛中发现的视蛋白家族中的一员，它持续激活一个重要的细胞内信号通路，称为Gi/o通路。

与其他光遗传蛋白不同的是，当光照到它们时，这种蛋白质(Opn7b)会被蓝光或绿光关闭。科学家们在《自然通讯》的一篇文章中报道了Opn7b的特性，“斑马鱼非视觉视蛋白Opn7b的G蛋白信号的反向光遗传学，以实现神经元网络的同步化”，这将允许研究人员暂时中断持续活跃的Gi/o信号通路，通过在Opn7b上发出蓝色或绿色的光。

Melanie Mark博士是行为神经生物学研究小组的科学家，也是这项研究的通讯作者。

该团队由行为神经生物学研究小组的科学家Melanie Mark博士和普通动物和神经生物学系的教授和科学家Stefan Herlitze博士领导，显示光照在Opn7b上会使永久活跃的Gi/o通路失效，而Gi/o通路通常会打开特定的离子通道，导致离子流入细胞和信号传导过程的下游步骤。Raziye Karapinar博士、Ida Siveke博士和Dennis Eickelbeck博士详细描述了Opn7b的功能，并确定了这种受体蛋白是被光灭活的。

作者指出:“这表明，光作为Opn7b的反向激动剂，可以用作光遗传工具，在黑暗中抑制神经元网络，并在光中中断构成性抑制。”

Stefan Herlitze博士是普通动物和神经生物学系的教授和科学家，是这项研究的通讯作者。

迄今为止，关于G蛋白偶联受体的研究很少，这些受体在没有刺激的情况下被激活，尽管人们推测它们在各种神经精神疾病、夜盲症和病毒诱发癌症的发展中发挥作用。研究人员认为，Opn7b对于进一步深入了解持续活跃的G蛋白偶联受体的功能，并通过在特定细胞类型中以时间控制的方式检测受体，获得它们在疾病发展中的作用的新知识，将非常重要。

作者指出:“到目前为止，在所有的癫痫模型中，癫痫诱导是耗时的，需要持久的光激活方案，而且癫痫发作不可靠。”为了证明Opn7b作为癫痫研究工具的应用，波洪大学的研究人员Jan Claudius Schwitalla博士和Johanna Pakusch博士在老鼠的大脑皮层中设计了一种称为锥体细胞的细胞，以表达斑马鱼受体蛋白Opn7b。研究人员显示，当Opn7b被光抑制时，它会在动物身上引发癫痫，而这种癫痫可以通过光进行特别控制。研究人员希望能够使用这种光遗传学工具来更好地理解潜在的机制和癫痫发作的发展时间线。