※麻省理工的研究團隊開發能長期調控神經元興奮性的光遺傳學新技術。(Photo credit: MIT and Prof. Xiao Wang)

麻省理工的研究團隊開發新型光遺傳學技術(optogenetics technique)，這個技術可以透過改變神經元膜電位引起神經元興奮性(neuronal excitability)的長期變化。與傳統光遺傳學不同的是，這個技術依靠光敏感反應(light-sensitive reaction)來增加細胞膜上的導電或絕緣物進而改變電容量，而傳統光遺傳學則是透過光快速活化神經元上的離子通道。這個新方法在神經元興奮性方面產生長期變化，並且我們不需要持續提供照明來維持這些變化。這個方法主要是作為一種研究工具，可以增加我們對大腦和神經系統疾病的瞭解，但它也具備成為治療方法的潛力。

光遺傳學大約是20年前被首次開發，這個研究技術使用基因工程神經元來表達光敏感的離子通道，然後照亮它們以即時且快速地活化神經元。然而，儘管傳統的光遺傳學是有用的，但仍有改進的空間。

「透過使用光，你可以打開或關閉這些離子通道，這反過來又會使神經元活化或是沉默。這可以實現即時的快速反應，但這意味著如果你想控制這些神經元，則必須不斷地給予光照。」這個研究的主要研究人員Chanan Sessler說道。

「如果只能照亮一個神經元一次，並能在神經元興奮性方面產生長期的變化，會怎麼樣呢?」，這就是這個最新技術的目的。研究團隊透過修改神經元膜的電容量來實現這個目標。這涉及到讓神經元表達一種光敏感蛋白質的遺傳學工程，這種蛋白在暴露於光線時產生活性氧。在照明過程中，研究團隊還將神經元暴露在絕緣或是導電的聚合物方塊中。活性氧有助於將這些聚合物在細胞膜上結合，進而改變電容。到目前為止，研究團隊已經表示，這種方法導致神經元興奮性變化長達三天，這是他們能在體外培養神經細胞並維持其活力的最長時間。

「這種方法同時具有研究與治療的潛力，這個新的工具以一種可控與長期的方式調控神經元的興奮性，這將使科學家們能夠直接確定各種神經元類型的興奮性與動物行為之間的因果關係。未來我們的方法在疾病模型中的應用將告訴我們，微調神經元的興奮性是否可以幫助將不正常的大腦迴路重置為正常狀態。」這項研究計畫的主持人Xiao Wang助理教授說道。

(來源:Medgadget 生策中心編譯)