光遗传学: 用光对哺乳动物骨骼肌的首次刺激

本期Nature Communications报告了对哺乳动物的骨骼肌所做的首次光遗传刺激。这项研究描述了对通过手术从小鼠身上去除的声带的收缩所实施的由光介导的控制，而这些实验鼠则是经过了遗传工程处理，让它们表达光响应通道 Channelrhodopsin2 (ChR2)。

光遗传学技术允许对特定细胞类型(通常是神经元)进行精确刺激，这些细胞类型也经过了遗传处理， 使其对光敏感。这一技术以前曾被用来经由次运动皮层或周围运动神经元间接刺激骨骼肌。对骨骼肌细胞的直接光遗传刺激以前只在实验室中对线虫和对单一肌肉纤维做过。这些实验并未为了解该方法应用于完好骨骼肌的可行性提供信息，因为要产生足够大的力来引起肌肉收缩，需要同时对多个肌肉纤维进行刺激，而且过去也不清楚是否有足够多的光通过肌肉来让这种情况发生。

现在，Philipp Sasse及同事通过遗传工程方法来让小鼠表达ChR2，发现用短至2毫秒的光脉冲刺激能诱导通过手术从小鼠身上去除的喉肌的收缩。他们还发现，通过调制光脉冲的持续时间和强度，他们可以微调所产生的力。

作者提出，对肌肉的直接光遗传刺激可能优于电刺激，因为它能克服由于感觉神经的激发所产生的不舒服感以及电脉冲对附近肌肉所产生的不必要刺激。他们还猜测，鉴于小鼠和人类喉部的相似性，这一方法将来有一天也许可以改造成针对喉部麻痹患者的一个治疗方案(对这种患者施行神经刺激不是一个选择方案)，尽管还需要进行相当多的进一步验证工作来确定是否是这种情况。