非血淋力控制：新的光敏蛋白质可实现更简单，更强大的光源

Optimetics，一种允许科学家通过在神经元上闪光来控制大脑活动的技术依赖于可以抑制或刺激细胞内电信号的光敏蛋白质。该技术需要植入大脑中的光源，在那里它可以到达待控制的电池。麻省理工学院工程师现在已经开发出第一种光敏分子，其使神经元能够在头骨外面的光源中无侵扰地沉默。这使得可以在没有植入光源的情况下进行长期研究。称为钳口的蛋白质，也允许一次体积的组织受到一次受影响。

研究人员说，这种非侵入性方法可以利用人类患者使用opolopetics治疗癫痫和其他神经系统疾病的方法，虽然需要更多的测试和发展。研究人员在MIT的生物工程和大脑和脑和认知科学副教授的副教授领导，在6月29日问题上描述了该蛋白质自然神经科学。

光学机构是过去15年中发展的技术，已成为用于关闭或刺激大脑中特异性神经元的常见实验室工具，允许神经科学家更多地了解其功能。

要研究的神经元必须经过基因工程才能产生一种叫做视蛋白的光敏蛋白质，视蛋白是通过控制细胞内外离子流动来影响电活动的通道或泵。研究人员然后插入光源，例如光纤，进入大脑以控制所选神经元。

然而，这种植入物很难植入，而且可能与许多类型的实验不兼容，比如在发育研究中，大脑的大小会发生变化，或者在神经退行性疾病研究中，植入物会与大脑生理相互作用。此外，很难用这些植入物对慢性疾病进行长期研究。

采矿性质的多样性

为了找到更好的替代品，Boyden，研究生Amy Chong，同事转向自然世界。许多微生物和其他生物使用OPSINs检测光和对其环境的反应。现在用于Optimetics的大多数天然OPSINS最佳地响应蓝色或绿灯。

Boyden的团队以前确定了两个光敏的氯离子泵，可响应红光，这可以深入渗透到活组织中。然而，在细菌Haloarcula Marismortui和Haloarcula Vallismortis中发现这些分子并未诱导足够强的光电流 - 响应光 - 用于控制神经元活性。

Chuong开始通过寻找这些蛋白质的亲戚并测试他们来改善光电流电活动。然后她通过制造许多不同的突变体来改造其中一个亲戚。这个屏幕的结果是，大白鲨保留了它对红光的敏感度，但有更强的光电流，足以关闭神经活动。

Boyden是麻省理工学院媒体实验室和麦戈文大脑研究所的成员，他说:“这说明了自然界的基因组多样性可以产生强大的试剂，可用于生物学和神经科学。”

使用该OPSIN，研究人员能够在动物头部外的光源关闭小鼠脑中的神经元活动。抑制发生在大脑中深度为3毫米，并且与依赖于通过传统侵入照明传递的其他颜色的其他颜色的现有沉默者一样有效。

恢复视力

与瑞士的Friedrich Miescher研究所的研究人员合作，麻省理工学院团队还测试了JAWS恢复称为锥体的视网膜细胞光敏的能力。bob88体育平台登录在患有疾病的人中视网膜炎Pigmentosa.，慢慢萎缩，最终导致失明。

弗里德里希·米切尔研究所的科学家Botond Roska和Volker Busskamp先前已经证明，通过改造老鼠的锥体细胞来表达光敏蛋白，可以恢复一些视力。在这篇新论文中，Roska和Busskamp测试了老鼠视网膜中的Jaws蛋白，发现它更接近眼睛的自然视蛋白，并提供了更大范围的光敏感，这使得它可能更有助于治疗色素性视网膜炎。

这种非侵入性的光遗传学方法也代表了开发光遗传学治疗疾病的一步，比如癫痫，可以通过关闭导致癫痫发作的不正常神经元来控制，Boyden说。“由于这些分子来自于人类以外的物种，必须进行许多研究来评估它们在治疗中的安全性和有效性，”他说。

Boyden的实验室正在与许多其他研究小组一起使用，以进一步测试其他应用程序的Jaws Opsin。该团队还在寻求新的光敏蛋白质，正在研究能够加速这种蛋白质的发展的高通量筛选方法。

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