【2026年首个诺奖,光门控离子通道和光遗传学】
实现用光毫秒级精准控制指定神经细胞的活动,能彻底改变神经科学研究方式。
一、光门控离子通道
从单细胞绿藻中发现一类膜蛋白,最具代表性的就是通道视紫红质2(ChR2),被特定波长的光照射时,蛋白结构会发生变化,像门一样打开通道,让带电离子快速进出细胞,直接产生电信号。
后续还开发出对应的抑制型光门控通道,用特定波长的光照射就能直接关闭神经元的活动,实现双向控制。
二、光遗传学
通过病毒载体把编码光门控离子通道的基因,精准导入活体大脑里指定类型的神经元中,让这些原本不感光的神经元表达出光敏蛋白。
不同波长的光照射下,就能选择性地让指定的神经元兴奋或者抑制,实现毫秒级精准调控,不影响周边其他类型的神经细胞。研究者可以主动开关特定神经细胞,直接对应观察行为的变化。
三、二者关系和应用
光门控离子通道是光遗传学这项技术的核心底层工具,没有从藻类中发现的这类天然光敏蛋白,光遗传学就不能普及应用。
目前已经用光遗传学定位了调控睡眠、食欲、痛觉、社交行为的具体神经环路,还直接验证了特定记忆储存在对应神经元群里,激活就能唤醒相关记忆。已被广泛用于探索抑郁症、阿尔茨海默病、慢性疼痛等难治疾病的发病机制,找到对应的神经环路之后就能开发出更精准的治疗靶点。
发布于 吉林
