光遗传学能够对神经回路中的特定细胞类型神经元进行时空控制。然而,脑内无创光子递送技术的发展较为缓慢,极大地限制了光遗传学的临床应用。聚焦超声(FUS)衍生的机械发光已成为实现原位光子发射的一种重要工具,但目前尚未有用于时空光遗传学的生物相容型液相机械发光系统被报道。为了实现具有高时间分辨率和良好生物相容性的无创光遗传学,德克萨斯大学奥斯汀分校王辉亮教授和斯坦福大学洪国松教授开发了脂质体纳米颗粒(Lipo@IR780/L012)以用于FUS触发的机械发光和脑部光子递送。
本文要点:
(1)在FUS照射下,脂质体内会发生级联反应,进而在溶液中产生稳定的蓝光发射。体外实验表明,在不同的刺激频率下,FUS可以触发Lipo@IR780/L012的光发射,从而激活表达视蛋白的尖刺 HEK细胞。
(2)体内光遗传刺激实验进一步表明,静脉注射脂质纳米颗粒后,重复进行FUS照射可实现无创、可逆地运动皮层神经元激活以及肢体运动。
Wenliang Wang. et al. Ultrasound-Triggered In Situ Photon Emission for Noninvasive Optogenetics. Journal of the American Chemical Society. 2023
DOI: 10.1021/jacs.2c10666
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c10666