光遗传学诞生后的头十年,大大推动了人们对正常和病理性神经回路的理解。今后的十年,光遗传学将迎来与转化医学的联姻,为疾病治疗带来新的机遇。本期Science杂志上,Bryson等人就展示了这样一个范例,他们将光遗传学工具与再生医学知识结合起来,在周围神经损伤的小鼠模型中恢复了肌肉的功能。

  光遗传学实验面临的第一个问题是,如何在目的细胞群体中实现视蛋白opsin的稳定表达。Bryson等人对小鼠的胚胎干细胞进行了基因工程改造,使其稳定表达ChR2蛋白,ChR2是一种对蓝光敏感的阳离子通道。随后他们在体外诱导这些细胞分化,形成具有光遗传学活性的运动神经元。当这些ChR2运动神经元受到蓝光照射时,就会被激活。

  研究人员通过结扎坐骨神经,构建了肌肉失去神经支配的小鼠模型,并将含有ChR2运动神经元的拟胚体移植到小鼠体内。他们将这些小鼠麻醉,用蓝光照射移植位点,成功恢复了小鼠腿部肌肉的功能。研究显示,移植的ChR2运动神经元能够在小鼠体内生存和成熟,帮助小鼠重新控制腿部肌肉。