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簡單介紹:
光遺傳通常是指結合光學與遺傳學手段,精準控制特定神經元活動的技術。斯坦福大學Diesseroth實驗室2007 年發表在《自然》(Nature)上關于光控制神經回路的文章[1],被麻省理工學院技術綜述評為該年度十大有影響的技術之一。2010年該技術入選Nature Methods 年年度方法(Method of the Year)”,Science雜志“十年突破(Breakthroughs of the Decade)”
詳情介紹:
光遺傳通常是指結合光學與遺傳學手段,精準控制特定神經元活動的技術。斯坦福大學Diesseroth實驗室2007 年發表在《自然》(Nature)上關于光控制神經回路的文章[1],被麻省理工學院技術綜述評為該年度十大有影響的技術之一。2010年該技術入選Nature Methods 年年度方法(Method of the Year)”,Science雜志“十年突破(Breakthroughs of the Decade)”
光遺傳技術利用分子生物學、病毒生物學等手段,將外源光敏感蛋白基因導入活細胞中,在細胞膜結構上表達了光敏感通道蛋白;然后通過特定波長光的照射,控制細胞膜結構上的光敏感通道蛋白的激活與關閉;光敏感蛋白的激活和關閉可控制細胞膜上離子通道的打開與關閉,進而改變細胞膜電壓的變化,如膜的去極化與超極化。當膜電壓去極化超過一定閾值時就會誘發神經元產生可傳導的電信號,即神經元的激活;相反,當膜電壓超極化到一定水平時,就會抑制神經元動作電位的產生,即神經元的抑制。神經元生物學家經常運用這種技術,通過光學方法無損傷或低損傷地控制特異神經元的活動,來研究該神經網絡功能,特別適用于在體、甚至清醒動物行為學實驗。
同時,利用類似的光學與遺傳學手段,可控制腦細胞外其它細胞中的蛋白表達,從而實現光誘導蛋白質表達,啟動細胞內生物學過程,進而控制生物行為。因此光遺傳技術在生命活動與病研究中應用廣泛。
光遺傳技術利用分子生物學、病毒生物學等手段,將外源光敏感蛋白基因導入活細胞中,在細胞膜結構上表達了光敏感通道蛋白;然后通過特定波長光的照射,控制細胞膜結構上的光敏感通道蛋白的激活與關閉;光敏感蛋白的激活和關閉可控制細胞膜上離子通道的打開與關閉,進而改變細胞膜電壓的變化,如膜的去極化與超極化。當膜電壓去極化超過一定閾值時就會誘發神經元產生可傳導的電信號,即神經元的激活;相反,當膜電壓超極化到一定水平時,就會抑制神經元動作電位的產生,即神經元的抑制。神經元生物學家經常運用這種技術,通過光學方法無損傷或低損傷地控制特異神經元的活動,來研究該神經網絡功能,特別適用于在體、甚至清醒動物行為學實驗。
同時,利用類似的光學與遺傳學手段,可控制腦細胞外其它細胞中的蛋白表達,從而實現光誘導蛋白質表達,啟動細胞內生物學過程,進而控制生物行為。因此光遺傳技術在生命活動與病研究中應用廣泛。