近幾年以來，光遺傳學(xué)技術(shù)一直被視為是漸進(jìn)式失明——例如當(dāng)其他視網(wǎng)膜變性的一個(gè)后果——的一種很有前途的療法。為了進(jìn)一步發(fā)展這種治療方法，德國蒂賓根大學(xué)綜合神經(jīng)科學(xué)Werner Reichardt中心（CIN）和計(jì)算機(jī)神經(jīng)科學(xué)伯恩斯中心（BCCN）的Marion Mutter和項(xiàng)目帶頭人Thomas Münch，共同開發(fā)了一種計(jì)算機(jī)模型，模擬光遺傳視覺。這項(xiàng)研究發(fā)表在11月27日的PLOS ONE雜志上。
視網(wǎng)膜色素變性，是視網(wǎng)膜變性的一種，在這種條件下，眼睛的光感受器相繼死去。為了抵消光感的附帶損失，稱為光敏感通道蛋白的光敏蛋白，能通過一種光遺傳學(xué)程序，被引入到視網(wǎng)膜中。包含光敏感通道蛋白的每個(gè)細(xì)胞，能通過暴露于光而被激活。經(jīng)過光遺傳學(xué)技術(shù)治療后，鄰近的細(xì)胞能接替光感受器失去的功能。這種程序已經(jīng)成功應(yīng)用于小鼠的視覺恢復(fù)。因此，在過去的幾年里，已經(jīng)奠定了采用光遺傳學(xué)技術(shù)來治療失明的基礎(chǔ)。
然而，這種方法也有其局限性。人的視覺通常能很好地處理環(huán)境中反差極大的亮度級——我們能看到從微弱的星光到耀眼的陽光范圍內(nèi)的任何東西。相反地，含有光敏感通道蛋白的“光遺傳學(xué)視覺”，只能在非常明亮的陽光下發(fā)揮作用——至少含有目前已經(jīng)開發(fā)的光敏感通道蛋白的變體。
光敏感通道蛋白的性能改善是有希望的，尤其是從發(fā)展人類潛在的未來應(yīng)用的角度來看。研究者開發(fā)和利用一種計(jì)算機(jī)模型，來研究如何完成這些性能的改善。利用這個(gè)模型我們能夠評估，不同的光敏感通道蛋白變體，將如何支持視覺的恢復(fù)。Marion Mutter解釋說：“當(dāng)一種分子被光激活時(shí)，它通過一組定義的狀態(tài)進(jìn)行循環(huán)，zui終決定接受治療的眼睛的光反應(yīng)。”以前，光敏感通道蛋白的性能改善，主要是追求開展基本的神經(jīng)生物學(xué)問題的研究。Marion Mutter和Thomas Münch說：“我們的結(jié)果顯示，光遺傳學(xué)視覺，將受益于*不同的性能改善，而這些不同的性能改善一直都被人忽視了。”
光敏感通道蛋白的這些性能改善會(huì)對視覺產(chǎn)生什么樣的影響？Thomas Münch說：“根據(jù)我們的計(jì)算，在比目前可能的亮度條件暗100倍的亮度條件下，他還有可能看到。”根據(jù)他的估計(jì)，這將使接受光遺傳學(xué)技術(shù)治療的患者，不僅能夠在陽光中看到事物，而且在一個(gè)光線好的房間內(nèi)也能看到事物。Münch說：“在這些亮度級水平上，我們利用經(jīng)典的光敏感通道蛋白分子，達(dá)到了生物物理學(xué)的無限可能。然而，在這項(xiàng)研究中，我們也指出了為什么存在這些極限，因此，這為未來新類型的性能改善提供了一個(gè)方向。”
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