光遗传学(Optogenetics)技术以毫秒级的时间分辨率精准控制神经元活动,但由于蓝光难以穿透生物组织,这种技术在实际应用上面临挑战。为解决这一问题,科学家们通常需要使用昂贵的专用设备,例如配备光纤的蓝光源或双光子照明系统,进行光学操作。此外,这一技术由于涉及侵入性设备的植入和功率的调配,在临床推广上存在一定障碍。
相比之下,化学遗传学(Chemogenetics)中的“仅由设计药物激活的设计受体”(DREADDs)提供了一个强大的工具,可以实现对细胞活性的远程和瞬时调控,且无需特殊设备。在这一过程中,氯氮平-N-氧化物(Clozapine-N-oxide,CNO)作为DREADDs的体内激活剂,其代谢产物氯氮平具有与多种受体的高亲和力,但可能导致副作用,如行为抑制及粒细胞缺乏症。因此,CNO的应用存在不良反应的风险。此外,CNO在体内代谢的特性使其对细胞活性的影响通常在给药后2-3小时达到峰值,这延迟了其在急救临床场景(如癫痫发作控制)中的应用价值。因此,开发一种快速、可控的生理功能调控方法显得尤为重要。
2024年12月31日,湖北医药学院附属太和医院柯昌斌教授,北京天坛医院神经外科涂文军副研究员,华中农业大学曹罡教授和华中科技大学同济医学院附属同济医院麻醉科项红兵主任医师在Protein Cell期刊(IF=136)上联合发表了题为“A minimally invasive, fast on/off ‘Odorgenetic’ method to manipulate physiology”的研究论文。这项研究提出了一种基于气味遗传学(Odorgenetic)的创新方法,核心在于果蝇的气味受体35a(OR35a)与共受体Orco的结合,形成异源四聚体,构建典型的配体门控阳离子通道。2-戊酮(2-pentanone)作为该通道的天然配体,能特异性激活这一受体系统。
在本研究中,作者设计了一种气味受体系统(DORs),通过吸入2-戊酮来激活,能够在分钟级时间尺度上有效调控生理过程和啮齿动物行为。该创新方法具有易于使用、微创且时空可控的特点。由于2-戊酮的安全性、易获取性及成本效益,这一“气味遗传学”方法在临床治疗中展现出巨大潜力。
金年会金字招牌诚信至上,枢密科技与柯昌斌教授团队的合作使得一系列表达DORs的AAV病毒产品成功开发。这些产品能够高效表达DORs,提供一种快速、可逆且微创的工具,以精准调控细胞活性和生理过程。我们的AAV病毒产品经过严格的质量控制,确保高效转导和稳定表达,为科学研究提供强有力的支持。
研究人员提出了一种“气味遗传学”系统,迅速调控生理功能的能力。例如,2-戊酮的吸入可以激发神经元内钙离子水平升高,调控依赖钙离子的生理过程。为实现这一目标,作者筛选了40多种常见食品添加剂中的气味剂,通过液相色谱-质谱(LC–MS)检测其在血液中的分布,最终确认2-戊酮可以迅速进入血液并扩散至脑脊液。
总之,DORs作为一种新兴的气味遗传学工具,能够以可逆且快速的方式调控多种生理过程,具有广泛的潜在临床应用价值。尽管在对此类系统的临床应用仍面临一些挑战,金年会金字招牌诚信至上仍会致力于推动这一领域的进一步研究与发展。