雖然傳統(tǒng)的光遺傳學利用微生物光敏通道蛋白來控制神經元的活動，在神經科學研究中獲得了重大進展，但光纖植入大腦增加了一系列后備工作的負擔，從而限制了光遺傳學的應用。

光探頭是必不可少的工具，通常在體內應用時需要侵入性的光纖植入，對臨床應用和多個腦區(qū)的應用是重大的限制。另一方面，化學遺傳學可以使用基因靶向結合的小分子調節(jié)腦神經元的活動。雖然是一種小分子系統(tǒng)，注射遠比光纖植入帶來的創(chuàng)口小，但化學遺傳學方法有其自身的局限性，如反應動力學上比較慢和G蛋白信號的依賴，這可能引起不必要的二次目標神經元的影響。

結合光遺傳學和化學遺傳學方法的獨特優(yōu)勢，可以為在大范圍的空間尺度建立對神經回路的探提供前所未有的機遇。在1月5日在線發(fā)表的PNAS中，研究人員將光遺傳學探針和熒光素酶融合，在體外時底物存在時發(fā)出生物光激活神經元，在體內除了物理光可以由生物光控制神經元的活性。這樣的融合蛋白，稱為luminopsins，可為實驗和臨床神經科學提供無比的價值。

luminopsins熒光素酶和視蛋白的融合蛋白，允許在不同時間和空間，無論是體外或體內生物光的激活，進行神經元回路的探測。在以前對野生型Gaussia熒光素酶和光敏感通道蛋白融合的基礎上，在這篇研究中研究人員擴展了luminopsins，融合發(fā)出亮光的Gaussia熒光素酶不同變異體與光敏感通道蛋白來興奮神經元（發(fā)光視蛋白，LMO）或質子泵來抑制神經元（抑制LMO，iLMO）。這些改進的LMOs可以在體外和體內可靠地激活或抑制神經元。在海馬電路區(qū)域回路表達改進的LMO，不僅能對海馬CA1區(qū)神經元突觸活性的細時空分辨率進行定位，也可以在較大的時空尺度驅動興奮回路。此外，病毒介導的LMO或iLMD在體內的黑質表達不僅產生預期的對單元活動的雙向控制，也有針對全身注射熒光素酶底物回路行為的影響的反作用。

因此，雖然保持外部光源活化的能力，運用相同的視蛋白，實現非干擾的，化學遺傳的方法實現了無創(chuàng)，LMOs擴大了光遺傳學的使用，從而允許相同的探針在一定空間和時間尺度的范圍操縱神經元活動。

本文來自：逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaozhong/382776.html

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