研究人员利用绿藻来源的光敏感离子通道成功恢复了失明小鼠的部分视力,相关成果近日发表在《自然-神经科学》杂志上。该研究采用光遗传学技术,将绿藻中的通道蛋白Channelrhodopsin-2(ChR2)表达于失明小鼠的视网膜神经节细胞中,使其对强光产生反应并表现出简单的视觉行为。
研究团队由Botond Roska领导,针对一种因视网膜光感受器完全丧失而失明的小鼠模型,选择在视网膜的神经节细胞中表达ChR2。该光敏感通道在强光照射下被激活,诱导神经节细胞发放电信号,进而将光信号传递至大脑视觉皮层。实验中,当强光突然照射时,携带ChR2的失明小鼠表现出趋光避光行为,能够感知光的存在并做出相应的运动反应。
尽管该方法使失明小鼠恢复了对光强和运动的感知能力,但其视觉分辨率仍较低,无法识别复杂图案。这反映出视网膜光受体的缺失对视觉精细度的限制,同时也表明神经节细胞表达光敏通道虽能部分替代光感受器功能,但尚不能完全恢复正常视觉。
视网膜光受体的退化是黄斑变性和色素性视网膜炎等多种致盲疾病的主要病理基础,目前尚无根治方法。然而,患者的视神经及视觉皮层通常保持完整,为基于光遗传学的治疗提供了理论基础。未来,结合基因治疗或细胞移植技术,将ChR2或其他光敏蛋白导入患者视网膜,有望实现视觉功能的部分恢复。
本研究不仅为光遗传学在视觉修复领域的应用提供了重要实验依据,也推动了神经科学与再生医学的交叉发展,具有广阔的临床转化前景。