Nature子刊突破性成果：用光控制骨骼肌

德国Bonn大学的研究人员通过光遗传学技术，让小鼠咽喉的肌肉变得对光敏感。用光刺激喉肌不仅可以揭示其作用机制，还有望治疗喉麻痹（laryngeal paralysis）导致的发声和呼吸困难。这一成果发表在六月二日的Nature Communications杂志上。

光遗传学技术将编码光敏蛋白（channelrhodopsin）的基因插入细胞，让原本应答电信号的细胞能够对光刺激做出反应。2005年科学家们首次用光遗传学技术改造了神经元，在那以后该技术就成为了研究大脑和神经系统的标准工具。不过，光遗传学技术在神经科学以外的应用还比较少。

“这项研究展示了光遗传学技术解决重要医学问题的潜力，”加州大学的生理学家Julio Vergara说。

此前，Bonn大学的研究人员曾经用光遗传学技术对小鼠心肌进行过改造。“骨骼肌遵从的规则与心脏不同，”文章的共同作者，Bonn大学的Philipp Sasse说。“骨骼肌里的每个肌纤维都能单独收缩，可以非常精确的控制肌肉运动和肌肉强度。”

研究人员通过基因工程改造，让小鼠喉肌生产光敏蛋白channelrhodopsin。甲状腺手术和神经疾病都有可能引起喉麻痹，导致喉肌无法在呼吸时打开。通过电刺激治疗喉麻痹的效果并不好，Sasse说。因为呼吸道的肌纤维排列得很紧密，电极很难在不影响其他肌纤维的情况下进行刺激，除非先用肉毒杆菌毒素处理。此外，植入电极并不舒适，而且会快速降解。

研究表明，用光刺激肌纤维能够实现更精确的控制。在理论上，光遗传学将来可以治疗多种运动障碍，Vergara说。在许多疾病中，神经虽然降解了但肌肉还有活力。“能够稳定肌肉的任何方法，都有望带来治疗疾病的希望，”他说。

研究人员希望明年对猪进行光遗传学的活体实验，因为猪有一些特别的优势。举例来说，猪的气管比小鼠大，其形态和大小与人类更为相似。适合猪的发光设备，也可能适用于人类，Sasse说。（转化医学网360zhyx.com）