PLOSONE：視網膜變性的模擬新療法

　　近幾年以來，光遺傳學技術一直被視為是漸進式失明——例如當其是視網膜變性的一個后果——的一種很有前途的療法。為了進一步發展這種治療方法，德國蒂賓根大學綜合神經科學Werner Reichardt中心(CIN)和計算機神經科學伯恩斯中心(BCCN)的Marion Mutter和項目帶頭人Thomas Münch，共同開發了一種計算機模型，模擬光遺傳視覺。這項研究發表在11月27日的PLOS ONE雜志上。

　　視網膜色素變性，是視網膜變性的一種，在這種條件下，眼睛的光感受器相繼死去。為了抵消光感的附帶損失，稱為光敏感通道蛋白的光敏蛋白，能通過一種光遺傳學程序，被引入到視網膜中。包含光敏感通道蛋白的每個細胞，能通過暴露于光而被激活。經過光遺傳學技術治療后，鄰近的細胞能接替光感受器失去的功能。這種程序已經成功應用于小鼠的視覺恢復。因此，在過去的幾年里，已經奠定了采用光遺傳學技術來治療失明的基礎。

　　然而，這種方法也有其局限性。人的視覺通常能很好地處理環境中反差極大的亮度級——我們能看到從微弱的星光到耀眼的陽光范圍內的任何東西。相反地，含有光敏感通道蛋白的“光遺傳學視覺”，只能在非常明亮的陽光下發揮作用——至少含有目前已經開發的光敏感通道蛋白的變體。

　　光敏感通道蛋白的性能改善是有希望的，尤其是從發展人類潛在的未來應用的角度來看。研究者開發和利用一種計算機模型，來研究如何完成這些性能的改善。利用這個模型我們能夠評估，不同的光敏感通道蛋白變體，將如何支持視覺的恢復。Marion Mutter解釋說：“當一種分子被光激活時，它通過一組定義的狀態進行循環，最終決定接受治療的眼睛的光反應。”以前，光敏感通道蛋白的性能改善，主要是追求開展基本的神經生物學問題的研究。Marion Mutter和Thomas Münch說：“我們的結果顯示，光遺傳學視覺，將受益于完全不同的性能改善，而這些不同的性能改善一直都被人忽視了。”

　　光敏感通道蛋白的這些性能改善會對視覺產生什么樣的影響？Thomas Münch說：“根據我們的計算，在比目前可能的亮度條件暗100倍的亮度條件下，他還有可能看到。”根據他的估計，這將使接受光遺傳學技術治療的患者，不僅能夠在陽光中看到事物，而且在一個光線好的房間內也能看到事物。Münch說：“在這些亮度級水平上，我們利用經典的光敏感通道蛋白分子，達到了生物物理學的無限可能。然而，在這項研究中，我們也指出了為什么存在這些極限，因此，這為未來新類型的性能改善提供了一個方向。”