中国神经再生研究(英文版) ›› 2026, Vol. 21 ›› Issue (2): 521-533.doi: 10.4103/NRR.NRR-D-24-00685
Davletshin Eldar1, *, Sufianov Albert2, 3, Ageeva Tatyana1 , Sufianova Galina4 , Rizvanov Albert1, 5, Mukhamedshina Yana1, 5, 6
摘要:
光遗传学能够利用称为光蛋白的光敏蛋白精确控制神经活动,从而彻底改变了神经科学领域。文章讨论了光遗传学的基本原理,包括兴奋性和抑制性蛋白的激活,以及重组病毒载体等光遗传学模型的开发。文章的一个重要部分是介绍使用光遗传学工具的局限性,以及解决这些局限性的策略,包括使用腺相关病毒、细胞特异性启动子、修饰的视蛋白和生物发光光遗传学等方法。病毒重组载体,尤其是更有希望用于临床实践的腺相关病毒,在向细胞输送蛋白方面的应用正变得越来越多样化,这表明有可能创造出一种具有更灵活定制功能的工具,并有可能提高向靶细胞输送蛋白的准确性。这些载体的适应性是光遗传学研究的一个优势,因为它们可以通过使用细胞特异性启动子和不同的病毒血清型来限制蛋白的表达。此外,文章还探讨了光遗传学的各种细胞靶标,包括神经元、星形胶质细胞、小胶质细胞和许旺细胞,在这些细胞中使用特异性启动子表达光蛋白对于实现精确、高效的刺激至关重要。研究表明,分别对神经元和神经胶质细胞,尤其是不同表型的小胶质细胞、星形胶质细胞和许旺细胞进行光遗传刺激,可对神经系统疾病产生治疗效果。神经胶质细胞正逐渐成为神经疾病的治疗靶点。最后,这篇综述重点介绍了生物发光光遗传学这一新兴领域。在这一领域,光遗传学原理与生物发光蛋白相结合,可实时观察和操纵神经活动。通过将分子遗传学技术与生物发光技术相结合,研究人员能够高效、低创地监测神经元活动,并研究它们在各种生理和病理过程中的作用,这有助于拓展我们对中枢神经系统功能和神经系统疾病可塑性机制的认识,超越了传统的神经生物学方法。研究表明,在这些疾病的模型中,光遗传暴露可调节和增强运动轴突再生、完全感觉神经支配和加速神经肌肉功能的恢复,同时诱导运动神经元协调活动和神经重组的复杂模式因此,光遗传学方法在中枢神经系统的治疗干预方面具有巨大潜力,可实现对神经回路的精确控制,并有可能治疗神经系统疾病,特别是脊髓损伤、周围神经损伤和其他神经退行性疾病。
https://orcid.org/0000-0001-8784-3200 (Davletshin Eldar)