武汉枢密脑科学技术有限公司
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【独.家合作】气味遗传学（二）：神经活动调控新技术
人阅读 发布时间：2024-04-16 09:11
神经活动是人类认知、行为和感知的基础。研究大脑神经活动的主要目标之一是解开思维、情感和行为背后的奥秘，从而更深入地理解人类的本质。通过研究神经活动，科学家们致力于解决认知功能障碍、神经系统疾病等挑战，以提升人类生活质量。
神经活动调控是神经科学领域的热点之一，常见手段包括局部药理学、电刺激、磁刺激、光遗传学和化学遗传学等。然而，现有的手段都存在一定的缺陷，目前仍然缺少一种既可以实现精准调控又便于临床应用的神经活动调控技术。神经活动调控的发展为医学和科学领域带来了新的可能性，同时也需要持续的探索和改进，以更好地应对挑战和限制。
气味遗传学（Odorgenetic）是一种全新的、兼具光遗传学可开/关属性和高时-空分辨性以及化学遗传学简单易用等优点的细胞操控技术（详见：气味遗传学（一）：一种全新的细胞操控技术）。该技术通过在靶细胞上特异性表达果蝇的2-戊.酮的气味受体OR35a和共受体OR83b二聚体复合物（DORs），在施加2-戊.酮后，2-戊.酮能够与细胞膜上的DORs特异性结合并升高细胞内钙水平，从而调控钙依赖和电压依赖的细胞生理过程。因此，气味遗传学可以用来操控神经元放电、肌肉收缩和细胞分泌等活动。
图1. DORs介导的细胞钙内流和细胞膜去极化
2、利用DORs可以在体外/体内可逆地操控神经元激活
为了研究DORs是否可以用于操控神经元电活动，研究者将DORs表达到培养的皮质神经元中，并利用膜片钳来记录神经元的电活动。在电压钳条件下，研究者记录到DORs介导的跨膜电流呈2-戊.酮剂量依赖性，2-戊.酮的最佳浓度约为10 μM。在电流钳条件下，研究者记录到2-戊.酮以剂量依赖的方式稳健地诱发了DORs表达神经元的动作电位。此外，研究者还在DORs表达的神经元中观察到了2-戊.酮诱发的显著的钙活动。这些结果表明，DORs能够在体外介导2-戊.酮驱动的神经元激活。
图2. DORs介导的体外培养神经元激活
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