这位中国科学家竟把绿藻基因转入人体治疗疾病

由于北方的天气开始转暖，小强开始活跃起来。有天晚上进门坐下来之后，发现门口趴着一只小强，一动不动。它显然是受到开门的惊吓，本能的静止下来，等到周围的气氛稍微正常，再伺机逃走。

在自然界中，有很多动物都拥有这样的本能，比如说夜间行走在公路上的鹿，受到灯光的惊吓，会停在马路中间；外出觅食的老鼠，看到四处觅食的猫，也会因惊吓而停下脚步。

科研人员对动物的这些行为有极大的兴趣，因为如果能弄明白引起这些行为的机制，那么很多神经性疾病就有望治愈了。于是科学家发明了一种可以操纵大脑的新技术，它可以让小鼠在看到觅食的猫之后，仍旧能够闲庭信步。这种操纵大脑的黑科技叫做光遗传学（Optogenetics）。

大脑操纵术：在第一个实验中，小鼠触及其中一个光源会获得激光激发的快感，因此小鼠为了获得奖励，会不停的触及那个光源；在第二个实验中，小鼠听到让它恐惧的声音时，会突然呆住，如果激光刺激的区域不能激活克服恐惧的区域，小鼠会一直保持静止；如果激光刺激的区域激活了克服恐惧的区域，小鼠会立马若无其事的活动起来，对恐惧的声音没有惧怕的迹象。

早在2002年，德国科学家Peter Hegemann团队在绿藻中发现了一种蛋白质（Channelrhodopsin-1），这种蛋白质分布在绿藻细胞的表面，可以将光信号转换成电信号，指引绿藻游动到光线充足的地方。Hegemann团队的这一重要研究成果，刊登在《科学》杂志上。

看到Hegemann团队的研究成果之后，Stanford神经科学家Karl Deisseroth和同事Edward Boyden萌生的第一个念头就是把这种蛋白定向转到动物的神经细胞中，这样就可以通过光照精准的控制大脑的活动。

于是，在Deisseroth、Boyden和张锋的努力下，他们终于实现了精准激活特定神经细胞。光遗传学就这样诞生了。2011年《自然·方法》将光遗传学选为年度技术，2015年底，Deisseroth和Boyden共同获得了生命科学重大突破奖。

虽然光遗传学技术在实验室里被应用的风生水起，但是需要在被操纵的小鼠大脑植入光探头和光纤，这一点严重制约了光遗传学技术的临床使用。这直接导致光遗传学一直被限制在实验室里。

2016年，就职于美国韦恩州立大学和RetroSense Therapeutics的中国科学家潘卓华教授，以及其研究团队终于将这一革命性的技术带到了临床。

潘卓华教授

在RetroSense Therapeutics潘卓华教授的主导下，2016年2月底，一名因视网膜色素变性（retinitis pigmentosa，RP）丧失视力的Texas女性，已经接受光遗传学治疗，成为光遗传学治疗的全球第一人。

RP是一种具有明显遗传倾向的慢性、进行性视网膜色素上皮和光感受器的变性疾病。目前的研究表明，有100多种基因突变会引起RP。RP患者由于感光细胞受损，无法将光信号转换成电信号，并通过神经传递给大脑，所以看不见。目前因RP引起的失明还没有有效的治疗办法。

据统计，在美国有超过100万的盲人，其中约10万盲人因为视网膜色素变性（retinitis pigmentosa，RP）丧失视力。根据我国部分地区调查资料，RP群体患病率约为1/3500，总患病人数应该在40万以上。

失明的小鼠只用通过不停地摸索，才能找到出口。而诱导视网膜中其他细胞具备感光能力，可以使因RP失明的小鼠感受到足够的光，并走出迷宫。尽管复明的小鼠没有办法告诉研究人员它们看到了什么，但是从它们躲避障碍的行为上看，它们真是看见了。

RetroSense Therapeutics在本次治疗中使用的药物是RST-001，属于基因治疗药物。即使用对人体无害的病毒，将绿藻的感光蛋白转到眼睛特定的细胞中，使该细胞具备将光信号转换成电信号的功能，顶替受损感光细胞的工作。由于目前没有治疗RP的药物，因此RetroSense Therapeutics的RST-001被FDA授予“孤儿药”称号。

虽然光遗传学的诞生不过十余年的时间，但是应用的领域已经非常广泛。除了治疗眼疾之外，目前另一个被看好的领域是疼痛的治疗。

据统计，目前疼痛已经成为美国人民看医生最常见的原因，美国每年在治疗疼痛上的健康费用超过6350亿美元。对于很多疼痛，医生都是素手无策。成立于2010年的Circuit Therapeutics，正是看准了这一商机，打算利用光遗传学对神经细胞的精准控制来治疗疼痛。

如果Circuit Therapeutics使用光遗传学治疗疼痛奏效的话，那么在未来，医生治疗疼痛只需要在疼痛部位给患者注射携带感光蛋白的病毒，然后在光下照一照就不疼了。

目前除了RetroSense Therapeutics和Circuit Therapeutics之外，还有光遗传学发明人、MIT神经生物学教授Edward Boyden于2007年创办的Eos Neuroscience，也在开展光遗传学治疗眼部疾病及疼痛的临床前研究。

当然，由于眼睛是透光的，很多疼痛的部位也位于皮肤之下，因此失明和疼痛就成了现阶段光遗传学主要攻关的目标。要想将这一技术运用于帕金森、阿尔兹海默症等神经退行性疾病的治疗，还需要发明一种取代光纤植入的办法。

无论如何，让我们先期待RetroSense Therapeutics的潘卓华教授团队的临床试验的研究结果。