Cell子刊：超越光遺傳學的新技術

　　Chicago大學和Illinois大學的科學家們在三月十二日的Neuron雜志上發表文章指出，使用靶向性的金納米顆粒，可以直接用光激活非基因改造的正常神經元。這是一個重大的技術進步，比目前的光遺傳學方法更有優勢。

　　“不需要遺傳學改造，我們就能實現光遺傳學刺激，”文章的資深作者，Chicago大學的Francisco Bezanilla教授說。“之前的光遺傳學實驗現在可以直接用于正常的組織或動物。”

　　光遺傳學技術是對神經元進行遺傳學改造使其表達一個光敏蛋白，然后通過光照對神經活性進行控制。雖然這一強大的工具已經在神經學領域得到了廣泛的應用，但是由于光遺傳學研究依賴于基因改造，其應用主要局限在少數幾種模式生物中。

　　Bezanilla及其同事之前發現，紅外光產生的熱量能夠激活非基因改造的正常神經元。但這樣的方法缺乏特異性，而且會損傷細胞。為此，研究人員開始使用直徑僅20nm的金納米顆粒。

　　金納米顆粒能在可見光照射下把光能轉化為熱量（在綠光下最有效），這種加熱效果可以激活未經改造的神經元，不過納米顆粒必須離細胞非常近。為了讓納米顆粒粘上神經元，研究人員將其與人工合成的Ts1分子結合起來，Ts1能夠與鈉離子通道結合。

　　研究顯示，用Ts1-納 米顆粒處理神經元之后，就能用光激活這些神經元。就算連續清洗三十分鐘，神經元還是可以被光激活，說明納米顆粒還牢牢結合在細胞表面。清洗過程可以去除過 量的納米顆粒，降低溫度過高的潛在威脅。對這些神經元進行反復光刺激，也不會損傷細胞。此外，研究人員還通過小鼠的海馬體切片，測試了納米顆粒在復雜腦組 織中的效果。

　　“這一技術很容易實施，不需要用到電極，”Bezanilla說。“人們可以針對近紅外光和可見光使用相應的納米顆粒，這對于活體實驗特別有優勢。”

　　雖然Ts1-納米顆粒效果很好，但它們對不響應Ts1的神經元無效。為此，研究人員又將納米顆粒與特異性抗體偶聯起來，這些抗體能結合在神經元中高水平表達的蛋白（離子通道TRPV1 和P2X3）。研究顯示，抗體-納米顆粒處理后的神經元，也能夠有效地被光激活。

　　金納米顆粒可以偶聯不同的抗體，在應用上非常靈活。研究人員目前正在動物模型中測試這一技術的實際效果。