光遗传学(Optogenetics)是一种能够以毫秒级别的时间分辨率精准控制神经元活动的前沿技术。然而,由于蓝光在生物体中的穿透能力有限,这种方法在实际应用中面临诸多挑战。因此,通常需要依赖昂贵的专用设备,如定制蓝光源或双光子照明系统,以实现光信号的有效传递。此外,光遗传学的临床应用也受到侵入性设备植入及功率要求的限制。
相较之下,化学遗传学(Chemogenetics)中的“仅由设计药物激活的设计受体”(DREADDs)则提供了另一种远程、毫无侵入性调控细胞活性的策略,且无须特殊设备。氯氮平-N-氧化物(Clozapine-N-oxide,CNO)作为DREADDs的激活剂,其代谢产物氯氮平虽有效,但也可能引起诸如行为抑制等不良反应,并可能导致潜在的严重副作用。因此,在临床上使用CNO的潜在风险使得其应用受到限制。
2024年12月31日,湖北医药学院附属太和医院的柯昌斌教授、北京天坛医院的涂文军副研究员、华中农业大学的曹罡教授及华中科技大学的项红兵主任医师,在《Protein Cell》期刊发表了一项题为“A minimally invasive, fast on/off ‘Odorgenetic’ method to manipulate physiology”的研究。这项研究提出了一种基于气味遗传学(Odorgenetics)的新方法,主要利用果蝇的气味受体35a(OR35a)与共受体Orco结合形成异源四聚体,进而构建了一种典型的配体门控阳离子通道。
在该研究中,2-戊酮(2-pentanone)作为自然配体,能特异性激活这一受体系统。研究人员设计的气味受体系统(DORs)在吸入2-戊酮后,被有效激活,在分钟级时间尺度内调控生理过程及动物行为。该新方法具有易操作、微创及时空可控的优势。由于2-戊酮的安全性和成本效益,它在临床治疗中的应用展现出巨大的潜力。
为支持这一研究,枢密科技与柯昌斌教授团队建立了合作,开发出一系列能够表达DORs的AAV病毒产品。这些高效表达的DORs为研究人员提供了快速、可逆的微创工具,以精确调控细胞活动和生理过程。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。
此外,研究者们通过液相色谱-质谱(LC-MS)技术,对40多种常见食品添加剂的气味剂进行了筛选,并检测其在血液中的分布。以2-戊酮为例,研究者对大鼠和小鼠进行了吸入处理,发现其能够迅速进入血液并扩散至脑脊液,证明了其在生理调控中的应用潜力。
越来越多的研究证据表明,DORs能够调控多种生理过程,例如控制胰岛素分泌与血糖水平、以及诱导骨骼肌收缩。这种基于气味遗传学的调控策略,使得新型生理功能调节方法不仅适用于基础研究,也具备了临床应用的潜力。
随着医疗科技的不断进步,发展安全、有效且易用的生理功能调控方法变得愈加重要。通过深入研究气味遗传学技术,有望帮助开发出针对多种疾病的临床治疗策略,并为揭示细胞和生理过程的内在机制提供重要的见解。尊龙凯时-人生就是博在这一领域将持续关注并推动相关技术的发展与应用。