演講者：中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所姚海姍研究組張治宇

大家好，我是來自視覺神經(jīng)生理研究組的張治宇，今天給大家介紹光遺傳學(xué)。

1979年，那是一個春天，有一位老人，63歲的諾貝爾獎獲得者弗朗西斯·克里克在《科學(xué)美國人》雜志上撰文稱：目前在神經(jīng)科學(xué)界，我們面臨的最大挑戰(zhàn)是什么呢？是我們?nèi)鄙僖粯庸ぞ?，這個工具可以在刺激某一些特定神經(jīng)元活動的同時，不影響其他神經(jīng)元的活動。

在那個時候，神經(jīng)科學(xué)家對于神經(jīng)元的刺激，主要采用的是電刺激和藥理學(xué)刺激兩種方式。電刺激做不到細(xì)胞特異性的選擇，而藥理學(xué)刺激雖然能夠做到，但是卻缺少了時間上的精準(zhǔn)度。

所以克里克腦洞大開，他說我們可以把光作為這樣一個刺激的工具。其實克里克的靈感是來自于我們?nèi)祟惖囊曈X系統(tǒng)。在我們?nèi)祟惖囊曈X系統(tǒng)當(dāng)中，視紫紅質(zhì)在受到光照之后會分解，發(fā)生構(gòu)象上的改變，從而引導(dǎo)下游一系列的變化產(chǎn)生感受器電位，這就是我們?nèi)祟惸軌蚋惺艿酵饨绻獯碳さ囊粋€原理。

而早在上個世紀(jì)70年代，科學(xué)家就在嗜鹽古生菌當(dāng)中發(fā)現(xiàn)了與人類的視紫紅質(zhì)相類似的細(xì)菌視紫紅質(zhì)。但是時間一晃就過去了30年，直到2002年德國雷根斯堡大學(xué)的黑格曼研究組在萊茵衣藻當(dāng)中發(fā)現(xiàn)了光敏通道蛋白，這才大大加速了光遺傳學(xué)的發(fā)展進(jìn)程。

終于在2005年，斯坦福大學(xué)的卡爾·戴瑟羅斯研究組將光敏通道蛋白轉(zhuǎn)入了體外培養(yǎng)的神經(jīng)元當(dāng)中，并且利用光照成功地誘導(dǎo)出了神經(jīng)元的動作電位，標(biāo)志著光遺傳學(xué)的正式成功。

在2006年，這種結(jié)合了基因工程和光刺激的實驗方式被正式定名為光遺傳學(xué)。

而在2007年，卡爾·戴瑟羅斯再接再厲，在活體的動物上利用病毒載體和光纖埋植的方式，成功在活體動物上實現(xiàn)了光遺傳學(xué)。

有一個傳言，說在2005年的時候，戴瑟羅斯在投稿他的論文的時候，被拒絕了很多次，有一些審稿人說：“你這個技術(shù)確實看起來很酷，但是我實在看不出他能夠做什么？”

但是，經(jīng)過兩年的快速發(fā)展，他們也不得不承認(rèn)：有了光遺傳學(xué)真的可以為所欲為。

從上世紀(jì)70年代到現(xiàn)在，經(jīng)歷了30多年的發(fā)展，光遺傳學(xué)一鳴驚人，成為神經(jīng)科學(xué)界的明星方法?，F(xiàn)在，在科學(xué)文獻(xiàn)檢索的網(wǎng)站上，僅僅以光遺傳學(xué)為關(guān)鍵詞就能夠檢索到每年至少有700篇文獻(xiàn)，而使用這項技術(shù)所做的研究更是不計其數(shù)，光遺傳學(xué)成為了神經(jīng)科學(xué)界的“網(wǎng)紅”。 

而這個來自于1979年的春天的故事，也在激勵著我們所有神經(jīng)科學(xué)研究者上下求索。

謝謝！

來源：中國科學(xué)院神經(jīng)研究所

編輯：格格