徠卡顯微鏡光遺傳學(xué)去多色工具

視蛋白天然存在于許多藻類和細(xì)菌，它使用光敏感蛋白，以幫助他們應(yīng)對其環(huán)境和產(chǎn)生能量。

實現(xiàn)神經(jīng)元的光控制，科學(xué)家工程師腦細(xì)胞表達(dá)的基因的視蛋白，該轉(zhuǎn)運的離子穿過細(xì)胞膜，以改變其電壓。 根據(jù)所使用的視蛋白，在細(xì)胞上閃耀光要么降低了電壓和沉默神經(jīng)元放電或升壓電壓和引發(fā)細(xì)胞，以產(chǎn)生一個電脈沖。 這個效果幾乎是即時的和容易逆轉(zhuǎn)。

使用這種方法，研究人員可以有選擇地打開細(xì)胞或關(guān)閉的人口，觀察大腦中發(fā)生了什么。 然而，直到現(xiàn)在，他們可以在一個時間只能激活一個群體，因為這回應(yīng)了紅燈唯一的視蛋白也回應(yīng)了藍(lán)色的光，所以他們不能與其他視蛋白配對來控制兩臺不同的細(xì)胞群。

尋求額外的有用的視蛋白，麻省理工學(xué)院的研究人員與黃的研究小組在阿爾伯塔大學(xué)，這是測序1,000植物，包括一些藻類的轉(zhuǎn)錄工作。 （轉(zhuǎn)錄組是相似的基因組，但僅包括由一個細(xì)胞，而不是它的遺傳物質(zhì)的整體表達(dá)的基因。）

一旦團(tuán)隊獲得，似乎代碼為視蛋白基因序列，Klapoetke測試了他們的光響應(yīng)在哺乳動物腦組織，與瑪莎君士坦丁 - 佩頓，生物學(xué)和腦與認(rèn)知科學(xué)的麻省理工學(xué)院教授，麥戈文學(xué)會會員工作，而該論文的作者。 紅色感光視蛋白，其中研究人員命名Chrimson，可以響應(yīng)光用735納米波長介導(dǎo)的神經(jīng)活動。

研究人員還發(fā)現(xiàn)了一個藍(lán)光驅(qū)動的視蛋白，它有兩個非常可取的特質(zhì)：它工作在高速，這是非?；璋档墓饩€敏感。 這種視蛋白，稱為Chronos的，可以刺激與藍(lán)色光太弱激活Chrimson水平。

“你可以用昏暗的藍(lán)色光短脈沖來驅(qū)動藍(lán)色的，你可以使用強(qiáng)闖紅燈駕駛Chrimson，而且可以讓你做真正的兩色，零串?dāng)_激活完整的大腦組織，” Boyden小，誰是麻省理工學(xué)院媒體實驗室的成員，麥戈文腦研究所說。

研究人員曾試圖修改自然發(fā)生的視蛋白，使他們更快地做出反應(yīng)和應(yīng)對調(diào)光燈，但試圖優(yōu)化一個特點往往使其他功能惡化。

“很明顯，試圖工程師般的色彩，光感度和動力學(xué)特征的時候，總有取舍，”Klapoetke說。 “我們很幸運，自然的東西實際上是超過快好幾倍，也五六倍光敏感比什么都重要。”