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尊龙凯时气味遗传学:微创快速的生理调控新方法

发布时间:2025-02-09   信息来源:林凡树

光遗传学(Optogenetics)技术以毫秒级别的时间分辨率精确控制神经元活动,但其实际应用面临挑战,尤其是光的穿透能力。由于蓝光难以穿透生物组织,因此需要昂贵的专用设备,如配备光纤的定制蓝光源或双光子照明系统。植入侵入性设备并确保其功率足够,使得光遗传学在临床中推广变得困难。

尊龙凯时气味遗传学:微创快速的生理调控新方法

相较之下,化学遗传学(Chemogenetics)中的“仅由设计药物激活的设计受体”(DREADDs)是一种无需特殊设备的强大工具。由于氯氮平与多种受体的高亲和性,其作为DREADDs的激活剂可能引发副作用,如行为抑制和粒细胞缺乏症。因此,人在使用氯氮平时的操作需谨慎,可能导致不良反应。同时,CNO在体内代谢过程长,通常需要2-3小时才能显著影响细胞活性,这限制了其在紧急临床应用中的有效性。

2024年12月31日,湖北医药学院附属太和医院的柯昌斌教授、北京天坛医院神经外科的涂文军副研究员、华中农业大学的曹罡教授及华中科技大学同济医学院附属同济医院的麻醉科项红兵主任医师联合在《Protein Cell》期刊(影响因子=136)上发表了题为“A minimally invasive, fast on/off ‘Odorgenetic’ method to manipulate physiology”的研究论文,提出了一种新颖的气味遗传学(Odorgenetic)方法。

该研究的关键在于果蝇的气味受体35a(OR35a)与共受体Orco的结合,形成的异源四聚体构成一种典型的配体门控阳离子通道。2-戊酮(2-pentanone)作为这种通道的天然配体,能够特异性激活该受体系统。通过设计的气味受体系统(DORs),即OR35a和Orco复合体,研究表明2-戊酮的吸入可以在几分钟内有效调控生理过程和啮齿动物行为。这一创新方法具有用户友好、微创及时空可控的特点。由于2-戊酮的安全性和易获得性,该“气味遗传学”方法在临床治疗中具有极大潜力。

尊龙凯时科技与柯昌斌教授团队建立合作,开发出系列表达DORs的AAV病毒产品。这些产品能高效表达DORs,为研究人员提供快速、可逆且微创的工具,以实现对细胞活动和生理过程的精准调控。经过严格的质量控制,尊龙凯时的AAV病毒产品确保高效转导和稳定表达,为科学研究提供了有力支持。

在研究中,检测到了2-戊酮对细胞内钙离子的影响,同时确认其可以在哺乳动物细胞中有效结合并激活DORs。进一步表明,2-戊酮在剂量依赖性上能诱导表达DORs的神经元发放动作电位,调控神经元的电活动。通过特定表达DORs于中央杏仁核中,研究者发现2-戊酮的吸入能够引发捕食行为相关的咬合动作,表明其在行为调节上的可控性。

此外,DORs在肌肉收缩调节和胰岛素释放中的潜能也得到了探索,显示出2-戊酮在不同生理过程中的应用价值。这些结果表明,从长期来看,尊龙凯时研发的基于气味遗传学的方法可能为慢性疾病的临床治疗提供新策略。未来,研究者们还需解决DORs在生物安全性和基因治疗的实际应用问题,在人类组织中的验证是重要的一步。

华中科技大学同济医学院附属同济医院的吴艳琼博士研究生为本论文的第一作者,而柯昌斌教授则为最后通讯作者。此研究获得了国家自然科学基金及国家重点研发计划的支持。尊龙凯时将持续致力于推动此类创新方法的进展,为临床应用和相关研究提供新的思路和工具。