PLOS ONE：视网膜变性的模拟新疗法
近几年以来，光遗传学技术一直被视为是渐进式失明——例如当其是视网膜变性的一个后果——的一种很有前途的疗法。为了进一步发展这种治疗方法，德国蒂宾根大学综合神经科学Werner Reichardt中心(CIN)和计算机神经科学伯恩斯中心(BCCN)的Marion Mutter和项目带头人Thomas Münch，共同开发了一种计算机模型，模拟光遗传视觉。这项研究发表在11月27日的PLOS ONE杂志上。
视网膜色素变性，是视网膜变性的一种，在这种条件下，眼睛的光感受器相继死去。为了抵消光感的附带损失，称为光敏感通道蛋白的光敏蛋白，能通过一种光遗传学程序，被引入到视网膜中。包含光敏感通道蛋白的每个细胞，能通过暴露于光而被激活。经过光遗传学技术治疗后，邻近的细胞能接替光感受器失去的功能。这种程序已经成功应用于小鼠的视觉恢复。因此，在过去的几年里，已经奠定了采用光遗传学技术来治疗失明的基础。
然而，这种方法也有其局限性。人的视觉通常能很好地处理环境中反差极大的亮度级——我们能看到从微弱的星光到耀眼的阳光范围内的任何东西。相反地，含有光敏感通道蛋白的“光遗传学视觉”，只能在非常明亮的阳光下发挥作用——至少含有目前已经开发的光敏感通道蛋白的变体。
光敏感通道蛋白的性能改善是有希望的，尤其是从发展人类潜在的未来应用的角度来看。研究者开发和利用一种计算机模型，来研究如何完成这些性能的改善。利用这个模型我们能够评估，不同的光敏感通道蛋白变体，将如何支持视觉的恢复。Marion Mutter解释说：“当一种分子被光激活时，它通过一组定义的状态进行循环，最终决定接受治疗的眼睛的光反应。”以前，光敏感通道蛋白的性能改善，主要是追求开展基本的神经生物学问题的研究。Marion Mutter和Thomas Münch说：“我们的结果显示，光遗传学视觉，将受益于完全不同的性能改善，而这些不同的性能改善一直都被人忽视了。”
光敏感通道蛋白的这些性能改善会对视觉产生什么样的影响？Thomas Münch说：“根据我们的计算，在比目前可能的亮度条件暗100倍的亮度条件下，他还有可能看到。”根据他的估计，这将使接受光遗传学技术治疗的患者，不仅能够在阳光中看到事物，而且在一个光线好的房间内也能看到事物。Münch说：“在这些亮度级水平上，我们利用经典的光敏感通道蛋白分子，达到了生物物理学的无限可能。然而，在这项研究中，我们也指出了为什么存在这些极限，因此，这为未来新类型的性能改善提供了一个方向。”
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