光遗传学

光遗传学利用基因编码的光门控离子通道和泵（视蛋白）来激活或抑制神经元，从而实现快速且集中的体内神经活动操控。视蛋白属于感光蛋白家族，其作用机制是通过视网膜感光细胞中的发色团视网膜醛（或其变体）来实现的。通过将视蛋白的表达靶向特定细胞类型或神经通路，光遗传学能够以毫秒级的分辨率探究正常和病理行为的神经活动。为了深入了解人类的认知和行为，光遗传学已应用于多种动物模型，尤其应用于非人类灵长类动物（NHP）。

不同于传统的物理和化学刺激，光遗传学提供了一种全新的方法，即利用光在正确的时间和地点直接刺激细胞。光传感蛋白在光遗传学研究中发挥着至关重要的作用，为实现神经元活动的精准时空调控提供了新的思路。

我们可以提供两种类型的光敏蛋白：激活型和抑制型，它们可以引起神经元兴奋或抑制。

激活或抑制的能力与时间的精准调控息息相关。因此，根据光敏蛋白的不同特性，找到合适的光敏蛋白是第一步。利用病毒载体，例如腺相关病毒（AAV）和慢病毒，将光敏基因（例如ChR2、NpHR3.0、Arch或OptoXR等）导入神经系统的特定细胞，用于特定离子通道或GPCR的表达。通过控制不同参数（波长、光强度、频率和占空比）的光信号，选择性地在细胞局部产生光刺激，实现高空间和时间分辨率的神经元活动调控。

图1 光遗传学工具家族。通道视紫红质 (ChR) 在光照下传导阳离子并使神经元去极化（左）。盐视紫红质 (HR) 在黄光照射下传导氯离子进入细胞质（中）。OptoXR 是视紫红质-GPCR（G 蛋白偶联受体）嵌合体，可响应绿光 (500 nm) 照射，激活杂交体中使用的胞内环路所控制的生物学功能（右）。

光遗传学已应用于多种动物模型，例如斑马鱼、小鼠、大鼠、非人灵长类动物等。迈博睿生物拥有一支技术精湛、积极进取、拥有高度专业化科学背景的团队，并专注于创新技术，为客户提供全套光遗传学服务。凭借我们自主研发的光遗传学成像系统，我们可以为客户提供神经回路的精准分析和调控，从而深入了解神经精神疾病的治疗方案。

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