由于北方的天氣開始轉暖，小強開始活躍起來。有天晚上進門坐下來之后，發(fā)現門口趴著一只小強，一動不動。它顯然是受到開門的驚嚇，本能的靜止下來，等到周圍的氣氛稍微正常，再伺機逃走。
在自然界中，有很多動物都擁有這樣的本能，比如說夜間行走在公路上的鹿，受到燈光的驚嚇，會停在馬路中間；外出覓食的老鼠，看到四處覓食的貓，也會因驚嚇而停下腳步。
科研人員對動物的這些行為有極大的興趣，因為如果能弄明白引起這些行為的機制，那么很多神經性疾病就有望治愈了。于是科學家發(fā)明了一種可以操縱大腦的新技術，它可以讓小鼠在看到覓食的貓之后，仍舊能夠閑庭信步。這種操縱大腦的黑科技叫做光遺傳學（Optogenetics）。
大腦操縱術：在第一個實驗中，小鼠觸及其中一個光源會獲得激光激發(fā)的快感，因此小鼠為了獲得獎勵，會不停的觸及那個光源；在第二個實驗中，小鼠聽到讓它恐懼的聲音時，會突然呆住，如果激光刺激的區(qū)域不能激活克服恐懼的區(qū)域，小鼠會一直保持靜止；如果激光刺激的區(qū)域激活了克服恐懼的區(qū)域，小鼠會立馬若無其事的活動起來，對恐懼的聲音沒有懼怕的跡象。
早在2002年，德國科學家Peter Hegemann團隊在綠藻中發(fā)現了一種蛋白質（Channelrhodopsin-1），這種蛋白質分布在綠藻細胞的表面，可以將光信號轉換成電信號，指引綠藻游動到光線充足的地方。Hegemann團隊的這一重要研究成果，刊登在《科學》雜志上。
看到Hegemann團隊的研究成果之后，Stanford神經科學家Karl Deisseroth和同事Edward Boyden萌生的第一個念頭就是把這種蛋白定向轉到動物的神經細胞中，這樣就可以通過光照精準的控制大腦的活動。
于是，在Deisseroth、Boyden和張鋒的努力下，他們終于實現了精準激活特定神經細胞。光遺傳學就這樣誕生了。2011年《自然·方法》將光遺傳學選為年度技術，2015年底，Deisseroth和Boyden共同獲得了生命科學重大突破獎。
雖然光遺傳學技術在實驗室里被應用的風生水起，但是需要在被操縱的小鼠大腦植入光探頭和光纖，這一點嚴重制約了光遺傳學技術的臨床使用。這直接導致光遺傳學一直被限制在實驗室里。
2016年，就職于美國韋恩州立大學和RetroSense Therapeutics的中國科學家潘卓華教授，以及其研究團隊終于將這一革命性的技術帶到了臨床。
在RetroSense Therapeutics潘卓華教授的主導下，2016年2月底，一名因視網膜色素變性（retinitis pigmentosa，RP）喪失視力的Texas女性，已經接受光遺傳學治療，成為光遺傳學治療的全球第一人。
RP是一種具有明顯遺傳傾向的慢性、進行性視網膜色素上皮和光感受器的變性疾病。目前的研究表明，有100多種基因突變會引起RP。RP患者由于感光細胞受損，無法將光信號轉換成電信號，并通過神經傳遞給大腦，所以看不見。目前因RP引起的失明還沒有有效的治療辦法。
據統(tǒng)計，在美國有超過100萬的盲人，其中約10萬盲人因為視網膜色素變性（retinitis pigmentosa，RP）喪失視力。根據我國部分地區(qū)調查資料，RP群體患病率約為1/3500，總患病人數應該在40萬以上。
失明的小鼠只用通過不停地摸索，才能找到出口。而誘導視網膜中其他細胞具備感光能力，可以使因RP失明的小鼠感受到足夠的光，并走出迷宮。盡管復明的小鼠沒有辦法告訴研究人員它們看到了什么，但是從它們躲避障礙的行為上看，它們真是看見了。
RetroSense Therapeutics在本次治療中使用的藥物是RST-001，屬于基因治療藥物。即使用對人體無害的病毒，將綠藻的感光蛋白轉到眼睛特定的細胞中，使該細胞具備將光信號轉換成電信號的功能，頂替受損感光細胞的工作。由于目前沒有治療RP的藥物，因此RetroSense Therapeutics的RST-001被FDA授予“孤兒藥”稱號。
雖然光遺傳學的誕生不過十余年的時間，但是應用的領域已經非常廣泛。除了治療眼疾之外，目前另一個被看好的領域是疼痛的治療。
據統(tǒng)計，目前疼痛已經成為美國人民看醫(yī)生最常見的原因，美國每年在治療疼痛上的健康費用超過6350億美元。對于很多疼痛，醫(yī)生都是素手無策。成立于2010年的Circuit Therapeutics，正是看準了這一商機，打算利用光遺傳學對神經細胞的精準控制來治療疼痛。
如果Circuit Therapeutics使用光遺傳學治療疼痛奏效的話，那么在未來，醫(yī)生治療疼痛只需要在疼痛部位給患者注射攜帶感光蛋白的病毒，然后在光下照一照就不疼了。
目前除了RetroSense Therapeutics和Circuit Therapeutics之外，還有光遺傳學發(fā)明人、MIT神經生物學教授Edward Boyden于2007年創(chuàng)辦的Eos Neuroscience，也在開展光遺傳學治療眼部疾病及疼痛的臨床前研究。
當然，由于眼睛是透光的，很多疼痛的部位也位于皮膚之下，因此失明和疼痛就成了現階段光遺傳學主要攻關的目標。要想將這一技術運用于帕金森、阿爾茲海默癥等神經退行性疾病的治療，還需要發(fā)明一種取代光纖植入的辦法。
無論如何，讓我們先期待RetroSense Therapeutics的潘卓華教授團隊的臨床試驗的研究結果。
