光遗传学照进生物医学研究进展

作     者：于袁欢 周阳 王欣怡 孔德强 叶海峰 YU Yuanhuan;ZHOU Yang;WANG Xinyi;KONG Deqiang;YE Haifeng

作者机构：华东师范大学生命科学学院上海市调控生物学重点实验室华东师范大学医学合成生物学研究中心上海200241 

出 版 物：《合成生物学》 (Synthetic Biology Journal)

年 卷 期：2023年第4卷第1期

页      面：102-140页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 09[农学] 

基　　金：国家重点研发计划(2019YFA0904500) 国家自然科学基金(31971346) 上海市科委(22N31900300) 

主　　题：合成生物学 光遗传学 光控基因开关 基因治疗 细胞治疗 

摘      要：近年来,光遗传学技术因具有非侵入性、可逆性、时空特异性等优点被广泛应用于生物医学研究领域,为疾病治疗提供了新思路和新理念。光作为一种理想的基因表达诱导物,以前所未有的时空精度操控基因表达和细胞行为。随着光遗传学技术的深入研究,基于光遗传学的个性化精准治疗和临床转化成为可能。本文主要介绍了响应不同波长的光遗传学工具及其用于神经系统疾病、肿瘤、心血管疾病、糖尿病、肠道疾病等精准治疗和用于控制基因转录表达、基因编辑、基因重组以及细胞器运动等应用。同时也介绍了光遗传学技术与智能电子设备的有机结合及其在便携式生物电子药物、人工智能诊疗方面的最新研究进展。光遗传学的迅速发展极大地拓展了传统生物电子医学领域。光控系统的远程可控性、可逆性和无毒性为光遗传学在生物医学中的应用提供了坚实的基础。这些方法的成功将对未来实践中的精准医疗产生持久的影响。最后探讨了光遗传学工具存在的问题和在未来临床应用面临的挑战,并对其未来发展前景进行了展望。