光遗传学技术研究进展

光遗传学技术是结合遗传学和光学对生物体特定细胞实现精确光控的新兴生物技术。自基于微生物视蛋白的光遗传学策略应用以来,光遗传学在视蛋白的开发与优化,基于病毒和重组酶的遗传学定位表达以及光学传输技术等方面都取得了显著进展。光遗传学在现代神经生物学领域应用广泛,在神经环路、行为、中枢神经系统疾病、精神疾病的机理研究中发挥着重要作用。主要介绍光遗传学技术的发展历程,重点介绍光遗传学工具的优化以及定位表达,旨在为光遗传学及相关领域的研究发展提供参考。     

光遗传学

虽然＂光遗传学＂只是一种技术方法,但它在文献中正愈来愈多地被提到。光遗传学结合了重组DNA技术与光学技术,对细胞生物学的研究非常有用。它被广泛应用于活细胞内目标蛋白质的跟踪以及选择性地控制脑中某类细胞的特定的神经活动从而推动了神经科学研究的深入。近来光遗传学的应用扩展到了信号转导的研究,也开始有医学临床的应用的报道。进一步发展光遗传学无疑将推动合成生理学的研究。光遗传学被《自然-方法学》期刊评为2010年年度方法。     

《Molecular Plant》文章中文摘要

1 Kong S-G, Wada M （2011）. New insights into dynamic actin-based chloroplast photorelocation movement. Mol Plant, 4 （5）： 771-781 题目：肌动蛋白介导的叶绿体光再定位运动（综述） 摘要：叶绿体运动是植物在不同光环境下生存的基础。向光色素（植物特异的蓝光活化受体激酶）通过感受光的强度和方向介导反应。近来，研究发现新的叶绿体肌动蛋白（cp—actin）纤丝在定向性的叶绿体光再定位运动中有重要作用。通过分子遗传学和细胞生物学分析，近来在这个领域取得了突出的进展。这篇综述叙述了参与叶绿体运动的因子以及它们对叶绿体肌动蛋白纤丝的调节作用，为进一步研究其生化活性和功能提供了基础。     

光遗传学技术在神经生物学领域的发展及应用

光遗传学技术是基因工程学与光学相结合的一项新兴技术。简要介绍了光遗传学技术的概念、发展过程及作用机理,概述了光遗传学技术中通道视蛋白的类型和该技术在神经生物学领域的应用。     

利用光遗传学研究抑郁行为神经机制的新进展

光遗传学技术是将光学、遗传学和分子生物学结合而产生的一门新技术。此项技术凭借能高度精确地改变清醒的、可自由活动的动物脑内靶神经元功能状态的优势,有望成为抑郁行为神经机制研究的理想手段。本文在简介光遗传学技术及其优越性的前提下,对该技术在抑郁行为神经机制研究中的应用进展做一综述。     

光控表达系统在合成生物学中的调控作用

光遗传学技术是将遗传学技术与光控技术相结合,利用光源控制生物过程的一项全新技术。光控表达系统是基于光遗传学技术与合成生物学方法相结合的策略,将光作为感测模块与生物体内已有的基因模块组合构成全新的基因回路,通过光信号动态调控基因表达的系统。该系统是一种低成本、低毒性、高灵活性的新型动态调控开关,对基因精准调控的同时还能有效解决能源短缺问题。目前,该系统已经成熟地应用于疾病诊疗、材料合成等领域,同时也极大促进了微生物代谢及合成生物学的发展。光受体是光遗传学技术中不可缺少的工具元件,根据不同生物光受体的感光特性,介绍用于控制基因表达的光调控系统,重点分析其在调控微生物系统内基因表达、代谢途径和药物递送中的应用,探讨光遗传学技术在合成生物学应用中可能存在的问题及未来发展前景。     

光遗传学及其在神经科学方面的应用与进展

光遗传学是一种通过向哺乳动物的神经细胞转染微生物视蛋白基因,使其可以对光照产生应答从而调节神经元活性的技术。该技术在研究中具有显著优势,但同时也存在诸多局限。近年来,有关光遗传学的研究数量迅猛增长,该技术也使多个研究方向实现了重大突破,其中包括对神经系统和视觉通路,以及多种疾病治疗方法的研究。从光遗传学技术的发明和作用机理引入,综述并讨论其在神经科学方面的应用与进展。     

Millipore2008亚洲生物高峰论坛在京举行

近日,密理博中国有限公司、北京大学干细胞中心,北京大学生科院干细胞与再生医学生物学实验室共同举办了“2008亚洲生物高峰论坛：干细胞研究和表观遗传学的科学前沿”学术交流活动。大会安排了一批高水平的主题报告,包括：蛋白磷酸酶2A——参与信号转导的酶的生物合成、DNA甲基化在哺乳动物发育中的作用、Fibulin5在肺癌转移中的表观遗传学调控、     

光遗传学技术在疼痛研究中的应用

疼痛是影响广泛的临床问题,目前对于疼痛还缺乏非常有效的特异性药物和治疗方法。疼痛的传导通路涉及外周、脊髓和脊髓上多个水平,具有复杂多样性的特点。要解决疼痛方面的问题,首先要对疼痛感觉通路和神经生物学机制有清晰的认识。光遗传学方法是一项能够选择性激活体内特定类型神经元的技术,该技术的发展为深入解析神经系统多种传导通路以及调控机制提供了可能。本文综述了迄今在疼痛研究领域的光遗传学技术研究进展,并列举了在疼痛研究中有潜在应用价值的新型光遗传学方法。     

光遗传学技术用于调控细胞信号通路的研究

光遗传学技术结合蛋白的遗传学表达与激光的光控和成像,可实现对细胞内特定信号通路分子的快速激活与调控,在细胞生物学的研究中具有广阔的应用前景。至今为止,越来越多的光控元件被发现,它们具备不同的结构特征及光反应特性,极大的扩展了光遗传学技术的生物医学应用。该综述将对不同种类的光控元件及其应用于活细胞中信号通路调控的研究进行总结。     

2011中国遗传学会大会概述

为了推动中国遗传学的发展,交流遗传学领域的新成果、新进展,共同探讨遗传学领域的热点、难点问题,共商合作发展,根据中国遗传学会八届二次理事会研究决定,将于2011年8月9—12日在乌鲁木齐召开"2011中国遗传学会大会"。大会的主题是:"遗传学进步推动中国西部经济与社会发展"。大会由中国遗传学会主办,学会12个专业委员会参加的全面展示遗传学近几年学术研究的最新进展,探讨遗传学     

征稿启事

《激光生物学报》是中国遗传学会主办的学术期刊,主要刊登以人类、动物、植物和微生物为实验对象的激光(光)生物学、生物光子学、激光(光)生物医学(含光子中医学、光动力疗法、激光整形美容)、放射生物学(含激光育种、辐射育种、空间育种等)、离子束生物工程及其相关的激光生物技术(含微束照射技术、光镊技术、成像技术、光谱技术、共聚焦扫描显微技术、细胞分流技术等)、仪器研制诸领域基础研究和应用研究方面具有原创性的高水平研究论文、专题综述,适量兼登生物物理学、生物化学、遗传学、医学、农学方面的基础研究论文,是目前国际上唯一的一份激光生物学科的专业性学术刊物。     

征稿启事

《激光生物学报》是中国遗传学会主办的学术期刊,主要刊登以人类、动物、植物和微生物为实验对象的激光（光）生物学、生物光子学、激光（光）生物医学（含光子中医学、光动力疗法、激光整形美容）、放射生物学（含激光育种、辐射育种、空间育种等）、离子束生物工程及其相关的激光生物技术（含微束照射技术、光镊技术、成像技术、光谱技术、共聚焦扫描显微技术、细胞分流技术等）、仪器研制诸领域基础研究和应用研究方面具有原创性的高水平研究论文、专题综述,适量兼登生物物理学、生物化学、遗传学、医学、农学方面的基础研究论文,是目前国际上唯一的一份激光生物学科的专业性学术刊物。     

全国第八次医学遗传学学术会议即将在哈尔滨召开

全国第八次医学遗传学学术会议（中华医学会2009年医学遗传学年会）定于2009年7月11日至12日在黑龙江省哈尔滨市召开。本次研讨会经中华医学会批准,列入2009年学术活动计划（医会学术[2009]-Y11-01-63）和国家级继续医学教育项目（项目编号：2009-01-03—008;学分：10）。此次会议由中华医学会医学遗传学分会、中国遗传学会人类和医学遗传学委员会主办,中国遗传学会教育教学委员会及黑龙江省遗传学会协办,哈尔滨医科大学承办。     

中国遗传学会第九届全国代表大会暨学术讨论会通知

为了推动我国遗传学的发展,交流遗传学领域的新成果、新进展,共同探讨遗传学领域的热点、难点问题,共商合作发展,根据学会八届三次理事会决定,将于2013年9月18—21日在哈尔滨召开"中国遗传学会第九届全国代表大会暨学术讨论会",大会主题是"创新遗传学研究促进生物产业发展"。     

征稿启事

《激光生物学报》是中国遗传学会主办的学术期刊,主要刊登以人类、动物、植物和微生物为实验对象的激光(光)生物学、生物光子学、激光(光)生物医学(含光子中医学、光动力疗法、激光整形美容)、放射生物学(含激光育种、辐射育种、空间育种等)、离子束生物工程及其相关的激光生物技术(含微束照射技术、光镊技术、成像技术、光谱技术、共聚焦扫描显微技术、细胞分流技术等)、仪器研制诸领域基础研究和应用研究方面具有原创性的高水平研究论文、专题综述,适量兼登生物物理学、生物化学、遗传学、医学、农学方面的基础研究论文,是目前国际上唯一…     

光控诱导重组系统的开发与应用

位点特异性重组系统由重组酶和特异性识别位点两部分组成,是一种强大的基因操作工具,被广泛运用于生命科学研究。已开发的诱导型重组系统以时空方式精准调控细胞和动物的基因表达,被用于基因功能研究、细胞谱系示踪和疾病治疗等领域。根据诱导重组酶时空表达方式的不同,诱导型重组系统可分为化学诱导和光控诱导两种方式。光控诱导重组系统是利用光作为诱导剂,根据光控方式和对象的不同,可进一步分为光笼和光遗传学两类。光笼诱导重组系统是利用光敏基团来控制化学诱导剂或重组酶,光诱导前它们的活性被光敏基团抑制;在特定光照射后,它们的活性被恢复,进而实现光控诱导基因重组。光遗传学诱导重组系统是通过光遗传学开关介导分割型重组酶的重新激活来诱导基因重组。其中光遗传学开关由一系列基因编码的光敏蛋白组成,包括隐花色素、VIVID蛋白、光敏色素等。这些类型丰富的光控诱导重组系统为从高时空分辨率的维度解析基因的表达和功能提供了更多的工具,以满足日益复杂的生命科学研究需求。本文主要对不同类型光控诱导重组系统的开发原理及应用进行综述,比较其优缺点,最后对未来开发更多光控重组系统进行展望,旨在为系统优化升级提供理论基础和指导。     

上转换纳米颗粒介导的无线光遗传学技术的研究进展

光遗传学技术是结合基因工程和光学技术对生物体特定细胞进行精确调控的新兴生物技术,该技术可以特异性地兴奋或抑制靶神经元,成为解析介导特定行为神经环路的强有力的工具.传统技术依赖光纤,对脑组织有损伤且限制了动物的自由活动.新一代上转换纳米颗粒介导的无线光遗传学技术,借助近红外光组织穿透相对深的特性,能够对啮齿类动物脑组织深层核团进行无线调控,克服了传统技术中埋置光纤存在的缺陷.本文总结了上转换纳米颗粒介导的无线光遗传学技术的发展历程及现状,比较分析了这类无线光遗传学技术的优缺点,最后对该技术面临的挑战及未来前景进行了分析和展望.     

光遗传学在治疗神经内科疾病中的研究进展

神经内科疾病为临床常见疾病。其发病机制复杂,若不及时干预治疗,易导致所患疾病恶化,并伴随多种并发症,严重危害患者的身心健康。因此,深入了解大脑中枢神经细胞的调控机制成为神经科学领域的主要任务。近几年,随着光遗传学的建立与飞速发展,这项能够进入神经元并且精确控制细胞的技术为研究者在细胞水平上进一步探索神经内科疾病的发病机制,以及治疗此类疾病的方法提供了帮助。从光遗传学的发展历史、光敏感蛋白的发现以及光遗传学在部分常见神经系统疾病中的研究进展三个方面对光遗传学进行阐述,为研究者在探索临床上治疗神经内科疾病提出了新方法,进一步促进了人类对大脑各神经元作用的了解。     

钙信号相关光遗传学工具开发及其在神经生物学中的应用

神经元通过动作电位及突触传递来使动物对内外刺激做出快速而准确的反应.钙信号通过介导或调控上述生理过程,成为神经元活动的标志.凭借高度的时空特异性,光遗传学成为探究神经元钙信号的一种理想手段.近年来,基于一系列光敏蛋白所开发出的光控钙信号工具,在不断完善和改进下,被成功地应用于神经生物学研究中.利用这些工具在多种模式动物中进行了低损伤性的光遗传学操作,实现了从神经元钙信号到动物记忆及行为的光操纵,体现了这类工具巨大的潜在应用价值.本文总结了钙信号相关光遗传学工具的最新研究进展,介绍了不同光控钙信号工具的设计原理及其在神经生物学中的应用,并对后续发展进行了展望.