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2026诺奖花落光遗传学，普诺赛®助力神经科学体外研究
4 人阅读发布时间：2026-10-12 10:35
2026年10月5日诺贝尔生理学或医学奖正式揭晓。Peter Hegemann、Georg Nagel与Karl Deisseroth三位科学家，因光控离子通道及光遗传学的奠基性发现获此殊荣。
这项技术的源头，来自一种可以趋光游动的单细胞藻类。
科研人员在藻类细胞膜上发现了通道视紫红质（Channelrhodopsin）这一光敏蛋白。当蓝光照射细胞时，通道视紫红质被激活，允许离子跨膜流动，使细胞产生电信号。
随后，研究人员将这类光敏蛋白引入哺乳动物神经元，使神经元获得对特定波长光线的响应能力。通过光照，就可以在毫秒级时间尺度上对特定神经元的活动进行激活或抑制。
光，从此成为可以控制神经活动的工具，光遗传学也由此发展起来。
一、从“刺激神经”到“精准控制神经元”
在光遗传学出现之前，神经科学已经拥有电刺激和药物干预等研究手段，但精准控制神经活动始终面临挑战。
传统电刺激往往难以仅针对特定类型的神经元，药物干预则受到作用时间和细胞特异性的限制。当研究人员希望回答“究竟是哪一类神经元参与了某种行为”、“特定神经元被激活后会产生什么变化”等问题时，传统方法存在一定局限。
光遗传学改变了这一点。
通过基因靶向技术，可以让特定神经元表达光敏蛋白，相当于为目标细胞赋予一个“光控开关”。随后利用特定波长的光进行刺激，即可在较高的时间和细胞类型特异性下调控神经元活动。
这意味着，研究人员不仅可以观察神经活动，还能够主动控制特定神经元的活动，并进一步研究其与神经环路和行为之间的关系。
二、光遗传学的多元研究场景
经过20年发展，光遗传学已经成为神经科学领域重要的实验工具。一方面，研究的科学问题从早期的神经元功能解析，逐步拓展到神经环路、动物行为及疾病机制层面；另一方面，对应的研究平台也覆盖了体外细胞、活体动物、转化研究多个场景。
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体外细胞实验
在培养的神经元或其他细胞模型中表达光敏蛋白，通过光刺激结合电生理、钙成像等技术，可以研究神经元兴奋性、信号传递及细胞响应等过程，也可用于相关实验体系的前期验证。
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活体动物研究
通过将光敏蛋白定位于特定神经元群体，并结合光纤等手段进行光刺激，研究人员能够对特定神经环路进行时序性调控，从而探索记忆、情绪、运动和行为等复杂神经功能。
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疾病机制与转化研究
光遗传学也被用于帕金森病、癫痫、视网膜退行性疾病等方向的基础研究，并推动了部分光控神经调节策略向转化研究发展。
三、光遗传学落地，依赖可靠细胞模型
从光敏蛋白表达，到光刺激，再到后续的电生理记录、钙成像等功能检测，体外光遗传学实验的多个环节都建立在细胞模型之上。
细胞活力、纯度、形态及生物学状态的稳定性，都可能影响光刺激后的细胞响应和功能检测结果。尤其是原代神经细胞，对培养条件相对敏感，细胞状态及神经突触网络的形成情况，也会对后续实验产生影响。
因此，在开展光遗传学相关体外研究时，除了关注光敏蛋白、转染方式和光照条件，选择与研究目的相匹配的细胞模型，并建立稳定的培养体系，同样是实验设计的重要环节。
四、神经科学研究，按需匹配细胞模型
根据研究目的不同，可选择具有不同生物学特征的细胞模型：
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海马神经元：常用于学习记忆、突触可塑性及相关神经环路研究；
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小脑颗粒细胞：可用于神经发育及小脑相关功能研究；
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嗅球神经元：适用于嗅觉通路及相关神经功能研究；
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神经细胞系及其他细胞系：可用于光敏蛋白表达、光刺激条件及实验体系的前期验证与优化。
针对神经科学及光遗传学相关体外研究需求，普诺赛®提供覆盖细胞资源与培养体系的产品组合，涵盖多种原代神经细胞及常用细胞系，并配套相应培养基、生长添加物等产品。
海马神经元、嗅球细胞、小脑颗粒细胞等原代神经细胞，经过相应质量控制，为神经科学研究提供稳定的细胞模型基础；配套培养基及添加物则用于支持细胞在体外培养过程中的生长与状态维持，很大程度规避由细胞质量、培养环境带来的实验干扰。
从最初发现能够被光激活的离子通道，到如今利用光精准调控特定神经元，光遗传学让“观察神经活动”进一步走向了“控制神经活动”。
这束光打开的不只是神经元的开关，更为研究记忆、情绪、行为以及神经疾病背后的复杂机制提供了新的研究窗口。随着相关技术不断发展，光遗传学仍将与更多细胞模型、成像和电生理技术结合，推动我们进一步理解大脑，也让曾经难以回答的神经科学问题，拥有更多被精准解析的可能。普诺赛®将持续助力神经科学研究，与广大科研伙伴共同探索大脑的未知领域！