盘点：Nature等：新型光遗传学疗法！利用光控制基因和神经元的新型疗法目前准备进入临床试验

Haifeng Ye and Martin Fussenegger/ETH Zurich

每次一有东西戳小鼠的脚，它们就会产生疼痛性的条件跳跃，近日，来自Circuit Therapeutics公司的研究人员通过对小鼠腿部的神经打结来使得小鼠对触碰产生过敏反应，但当研究者戳动小鼠脚并且照射黄光时，小鼠就不会产生反应。

这种疗法是一种近年来利用光遗传学进行临床使用的方法，光遗传学是利用光来控制基因的表达及神经冲动；今年3月份，RetroSense Therapeutics公司就开始利用光遗传学疗法进行首个临床安全试验来治疗视网膜色素变性。

很多科学家都期待这项临床试验的结果，以帮助他们进行后期的研究计划以及光遗传学的不同应用；来自华盛顿大学的研究者Robert Gereau说道，如果传来好消息的话或许会让很多研究者鼓足勇气继续深入研究下去，而且相关的临床试验还为阐明治疗神经性疾病的新型疗法提供了一定线索。

色素性视网膜炎可以破坏眼睛中的光感受器，RetroSense公司的疗法就是通过赋予视网膜神经节细胞一定的光敏感性来弥补视觉的缺失，这就可以帮助促进视觉信号从光感受器传递到大脑中，这种新型疗法就包括向盲人患者机体中注入携带编码光敏蛋白（视蛋白）基因的病毒，而当利用蓝光刺激后细胞就会被激活，并且将视觉信息传递到大脑中。

RetroSense公司行政总裁Sean Ainsworth表示，公司目前在美国已经对多个研究对象已经进行了上述疗法，而且下一步计划再招募15名盲人患者进行临床试验，同时公司研究人员还将对这些研究对象追踪两年，但在今年晚些时候他们就会公布初期的研究数据。位于巴黎的公司GenSight Biologics如今正在尝试利用对红光产生反应的视蛋白来治疗色素性视网膜炎，相比蓝光而言，红光可以减少眼睛疲劳，本月早些时候在西雅图举办的视觉和眼科协会会议上，GenSight公司的研究者就公布数据显示，将一种携带目标基因的病毒注射入健康猴子体内就可以使其视网膜神经节细胞对光产生反应，行政总裁Bernard Gilly则表示，公司希望在2017年早些时候开始这项小范围的人类临床试验。

如今两家公司开发的色素性视网膜炎疗法都希望病人可以完全恢复视力，但两家公司都表示，如果参与者可以获取独立导航的能力或识别出面部表情，那么就算治疗成功了。

光接触

眼睛是进行光遗传学的一个重要靶点，部分是因为在多种疗法治疗期间，免疫细胞不能进入眼部来攻击引入的外源性蛋白质，但Circuit公司就采用了一种不同方法来进行疼痛治疗，这就依赖于光穿过皮肤的能力。公司的基因治疗项目主任Chris Towne表示，在皮肤表面神经处于准备状态，在5月4日举办的美国基因和细胞疗法会议上他们就公布了初步的研究数据。

并不像视网膜疗法，Circuit公司利用视蛋白来抑制神经元激活，利用黄光照射携带这些蛋白的小鼠就可以通过抑制疼痛信号传输到大脑中来降低小鼠的疼痛感，研究者Towne希望这项正在猪体内进行的方法可以在临床中成为首个非视网膜光遗传学疗法。当然研究者还需要通过研究来确定视蛋白如何在人类组织中发挥作用，以及其是否具有毒性，但从事寻找缓解疼痛的光遗传学的研究者Gereau却表示，他们的研究结果非常有意义。刊登在Nature Protocols上的一篇研究报告中，他们发现，类似于将视蛋白插入到供体人类器官的神经元中一样，一种特殊的闪光或许就可以激活或者抑制神经元的表达。

当然，其它应用或许也紧随其后，利用光在内耳中刺激神经元表达就可以帮助耳聋小鼠恢复一些神经元的功能，一些研究者目前正在开发发光的移植物来诱发神经控制膀胱功能和声带，而且很多研究者都希望利用光遗传学技术来治疗帕金森疾病等其它大脑神经性障碍，而这样一种疗法或许要比当前诱导神经元激活的大脑深度刺激设备要更加精确。

来自苏黎世联邦理工学院的研究者Martin Fussenegger表示，如今科学家们所寻找的光遗传学疗法面临着很多技术上的挑战和难题，其中包括开发规模较小而且并不太突出的发光移植物，以及决绝光遗传学疗法过度加热神经元的风险等问题。然而目前研究者们已经开始越来越密切地关注行业的发展了，他们希望可以利用光遗传学技术通过一种特殊系统来阻断机体发作，而当特殊设备开始检测大脑模式来揭示机体发作开始及进展过程时这种特殊系统就会自动发光，当前很多检测机体疾病发作的技术都正在动物机体进行试验，而且类似系统的早期试验就是利用深度的大脑刺激来进行研究。

原始出处：

Sara Reardon et al Light-controlled genes and neurons poised for clinical trials Nature   doi：10.1038/nature.2016.19886

Ahmed Fazle Rabbi and Reza Fazel-Rezai et al A Fuzzy Logic System for Seizure Onset Detection in Intracranial EEG Computational Intelligence and Neuroscience   doi：10.1155/2012/705140

Taeuk Kim，Marc Folcher，Marie Doaud-El Baba，Prof. Martin FusseneggerA Synthetic Erectile Optogenetic Stimulator Enabling Blue-Light-Inducible Penile Erection？ 

Victor H. Hernandez，1，2 Anna Gehrt，1 Kirsten Reuter，1，2 Zhizi Jing， Optogenetic stimulation of the auditory pathway JCI    

 Sara Reardon Human brainwaves light up mouse genes Nature     doi：10.1038/nature.2014.16324

Corie Lok Vision science： Seeing without seeing Nature     doi：10.1038/469284a

Lizzie Buchen Neuroscience： Illuminating the brain Nature     doi：10.1038/465026a