北京时间4月18日，自然杂志子刊《信号转导与靶向治疗》（《Signal Transduction and Targeted Therapy (STTT)》）在线发表了武汉大学人民医院眼科沈吟教授为通讯作者的研究成果《高灵敏度和快动力学的光敏感通道蛋白恢复盲小鼠的视觉功能》“Visual function restoration with a highly sensitive and fast Channelrhodopsin in blind mice”。
该项研究进行的动物实验证明，使用新型光敏蛋白，可以将盲小鼠视力提高到相当于人类视力的0.3左右。这也意味着，过去被认为患有不治之症的致盲性视网膜眼病患者，有望重见光明。
这一创新研究在全世界首次揭示了新型光敏蛋白在低于视网膜安全阈值的光激活下，治疗视网膜退行性疾病的有效性，为光遗传学结合其他技术手段治疗视网膜退行性疾病提供了思路，是在全球视网膜神经退行性疾病研究领域的又一重要突破。STTT杂志是自然出版集团在信号转导和靶向治疗领域具有国际影响力的杂志，是医学大类的一区杂志。
课题组负责人沈吟教授介绍，视网膜色素变性是一类慢性致盲性疾病，临床发病率为1/4000，治疗的效果和预后都很差，最终可导致患者失明，严重影响患者生活质量。在沈吟教授的指导下，课题组成员武汉大学第一临床学院博士生陈飞和于垚在德国合作者的帮助下，筛选得到具有高灵敏度和快动力学特性的改良版的微生物光敏蛋白，并利用光遗传学技术恢复了盲小鼠的视觉功能。
这篇最新发表的论文首次揭示：在安全的光强阈值下，使用新型光敏蛋白可将盲小鼠视力提高到相当于人类视力的0.3左右，同时对光反应速度也很快，时间分辨率至少可达到32 Hz。这一研究成果为临床利用光遗传学治疗视网膜退行性疾病奠定了基础，同时也为光遗传学结合其他技术手段治疗视网膜退行性疾病提供了可能。
沈吟教授介绍，视网膜色素变性等视网膜遗传病在临床上尚无有效治疗方法，病情发展将最终导致患者失明，严重影响患者生活质量。若将这种光敏蛋白运用到临床，可以治疗各种光感受器凋亡的遗传性视网膜病或视网膜退行性病变。而且发病率为13%的老年黄斑变性患者，在视网膜晚期完全萎缩之前，也可受益于该治疗。
沈吟教授指出：我们需要探索实用的临床可用的光敏蛋白，改造后的光敏蛋白反应速度需要足够快，才能满足对运动物体的跟踪；敏感度足够高，才可以在较暗的环境下仍能看清物体；这对于提高治疗后患者的生活质量具有重要意义。团队通过大量筛选改造出的这个新型光敏通道蛋白变异体，即PsCatCh2.0光敏蛋白，可同时满足快速对光反应和高度的对光敏感性；其对光敏感度已经足够高，但对光反应速度更快，比目前正在进行临床试验的MCO有了非常大的进步，治疗后的实验小鼠可以感受到快速运动的物体。目前团队对其他光敏蛋白还在进一步筛选中，不久还会有更多的光敏蛋白陆续进入测试，希望能够有更好的成果造福于广大患者。
庞继景教授指出：科学家们发现绿藻中的单一光敏通道蛋白，Channelrhodopsins (ChRs)的相关基因，可以通过在视网膜残留的二、三级神经元中表达来恢复因第一级神经元视细胞凋亡而失明的小鼠的部分视功能，研究者们通过基因改造的方式进行了很多尝试，制造出各种不同的ChRs变异体，试图解决原始的绿藻光敏通道蛋白对光、特别是对运动物体反应速度较慢和敏感度较低的问题，本研究就是对ChRs变异体PsChR进行改造完善后的又一个富有成效的结果。
本研究中筛选改造出的新型通道光敏蛋白和正在进行光遗传学基因治疗临床试验的人造多色视光敏蛋白MCO虽然有相似的地方，但也有不同；MCO激发的可视光谱虽然较宽且在对眼睛相对安全的光谱区域，但MCO的主要问题是对光反应速度相对较慢。这个是由现有MCO光敏蛋白本身的局限性决定的。
文/文汇报驻鄂记者钱忠军 通讯员杨岑 图/武汉大学人民医院
编辑：赵征南
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