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。     

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.     

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。     

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。     

光遗传学在细菌生产调控中的应用进展

合成生物学的发展使得人们可以根据需求对微生物进行改造,作为“工厂”高效地合成催化所需物质,并通过添加化学诱导物的方式对生命过程进行调控。然而,化学诱导的潜在毒性以及不可逆性等限制其应用。光遗传学技术利用特定波长的光信号实现对细胞生命过程的调控,具有特异性、可逆性、高时空分辨率等特点。近年来,人们对不同来源的光敏蛋白进行改造,开发出各种不同波长、不同效应的光遗传元件用于基因回路的构建,进而实现对细菌蛋白合成、代谢过程的调控。光遗传技术在人与细菌之间搭起了实时的信号沟通桥梁,实现更为精准的物质生产调控:(1)通过光控治疗因子的合成分泌进行药物递送;(2)通过代谢通路的控制提高目的产物的催化效率;(3)通过光诱导控制生物活材料的形成。随着探索的深入,更小体积、更多波长、更高效率的光遗传元件将被开发出来,实现多输入的细菌生命活动调控。     

光遗传学技术在调控细菌生命活动中的应用

光遗传学技术利用光作为输入信号,能够精准地调控细胞的生理功能,同时具有高度的时间和空间特异性,使得构建高度动态的调控系统成为可能.近年来,随着新型光敏蛋白的发现和光照系统的创新,基于光遗传学技术的光控系统的效率得到了显著提高.通过合成生物学方法构造各种生物回路,光控系统在细菌中的应用也日益广泛.将光控系统作为输入模块,与其他生物功能模块相结合,能够实现对基因表达、蛋白质活性以及细菌生理功能的调控.本文主要介绍光遗传学技术的基本原理及其在合成生物学和调控细菌生命活动方面的应用.     

光声光谱技术在生物医学领域的发展与应用

光声光谱（特别是激光光声光谱）技术已成为分子光谱学的一个重要分支,其技术特点为生物医学材料的研究提供了一种灵敏而又无损材料的有效办法,是研究复杂生物体所不缺少的分析工具,本文简述了光声光谱的基本理论及特点,介绍了光声光谱在生物学,医学领域的发展和应用情况。     

光遗传学工具的开发及其应用研究

细胞所处微环境的动态变化对细胞分化、细胞信号通路、个体生长以及疾病等有很大影响。光遗传学技术利用基因编码蛋白质表达并结合光控的手段为动态调控细胞信号通路、细胞定位和基因表达等方面提供了一种全新、无损、可逆、非侵入、时空特异性的研究手段。文中总结了光遗传学元件的类型以及涉及的细胞信号通路,并探讨了光控细胞信号通路的应用与未来发展前景。     

反向遗传学在现代生物学领域中的应用

反向遗传学是一种新兴的分子生物学技术.主要从反向遗传学的含义、研究方法及应用等角度进行综述,并介绍有关反向遗传学研究的最新进展.     

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.     

利用光遗传学技术构建小鼠光控心脏起搏模型

电刺激是人工控制心脏搏动频率的标准技术,但在实验研究中,这种方法有较大的局限性,如局部电解效应、刺激频率和时长受限、只能对目标范围内的所有细胞进行刺激、不能选择性作用于心肌细胞等.基于光遗传学技术,本研究构建了心肌细胞特异性表达光激活阳离子通道channelrhodopsin-2(ChR2)的转基因小鼠,采用特定频率的...     

狂犬病毒反向遗传学技术的研究及应用进展

反向遗传学技术是上世纪90年代在分子病毒学研究领域兴起的新技术,通常也被称为“病毒拯救”。综述了应用反向遗传学技术“拯救”狂犬病毒的主要技术体系以及反向遗传学技术在狂犬病毒致病机理、狂犬病毒疫苗及载体研究中的应用进展。     

反向遗传学技术在疫苗研究的进展

本文通过反向遗传学技术的基本原理,发展历史和反向遗传学技术在疫苗研究方面的进展与应用,重点介绍了反向遗传学技术在流感病毒疫苗方面的应用。     

皮肤光老化的光学评价与治疗技术研究进展

皮肤光老化是一个极其复杂的渐进过程,不仅有临床及组织学方面变化,还有生物化学方面变化。无损、非侵入式的皮肤光老化评价技术和组织热损伤定量技术促进了光学治疗技术的发展,有助于优化选择非消融性光治疗参数。评述了基于光学方法的皮肤光老化评价和治疗技术研究进展。     

光遗传技术中的两种主要光敏蛋白及其在阿尔茨海默病研究中的应用

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)是一种常见的中枢神经系统退行性疾病,但是,AD的发病机制还有待进一步的阐明。近年来,光遗传技术因其在时间和空间上的高精确性而逐渐被应用于AD的研究中。Ⅰ型光敏蛋白中的视紫红质通道蛋白-2 (channelrhodopsin-2, ChR2)和盐碱古菌嗜盐细菌视紫红质蛋白(Natronomonas halorhodopsin, NpHR)可以通过将光信号快速转换成跨膜离子电流来调节神经元的活动,因此,已经被应用于光遗传技术中。现对ChR2和NpHR在光遗传技术中的应用进行介绍,并总结其在AD研究中的应用进展。     

反向遗传学技术在猪瘟病毒研究中的应用

猪瘟目前在许多国家流行并对养猪业造成巨大损失。虽然常规疫苗(如中国猪瘟兔化弱毒疫苗,即C株)在猪瘟防控中发挥巨大作用,但近年来在猪瘟防控中出现的新情况,如非典型感染、持续性感染及免疫失败等;同时目前世界上许多国家正开展的猪瘟扑灭计划使得弱毒疫苗的应用受到很大限制。因此,加强猪瘟病毒在致病机理、传播机制等方面的研究以及加快新型猪瘟疫苗的开发是当务之急。近年来,反向遗传学技术的发展为猪瘟病毒基因功能研究和疫苗制备方面开辟了新思路。以下回顾了反向遗传操作技术在猪瘟病毒基因功能研究与标记疫苗株构建方面的研究进展,同时提出了该领域目前面临的问题,并对其未来发展方向进行了展望。     

反向遗传学技术及其在FMDV研究中的应用

反向遗传技术是一种新兴的分子生物学技术,已广泛应用于生命科学研究的各个领域。综述反向遗传技术研究进展,并讨论该技术在口蹄疫病毒研究中的应用。     

遗传学的发展与遗传学教学改革诌议

本文概述了遗传学的最近发展及其对遗传学教学提出的新问题。针对面临的问题,从遗传学教学的目标、要求及几大分支的内容处理等方面的改革提出了作者的观点,根据教学与市场的关系提出教学改革的初步意见。 Abstract：New questions are now put forward to genetics teaching by the advance of genetics recently,and summarized in this discussion. According to relation between market requirement and education,the author suggested tentative proposal of reforming genetics teaching and improving contents of main parts in genetics.     

流感病毒的反向遗传学研究进展

反向遗传学是指对病原微生物的cDNA进行目的性修饰,以对其进行功能和表型的分析[1]。它是相对于经典遗传学而言的,后者是从生物的性状、表型到遗传物质来研究生命的发生与发展规律。反向遗传学则是在获得生物体基因组全部序列的基础上,通过对靶基因进行必要的加工和修饰,如定点