转染CHR2的视网膜神经节细胞对RCS大鼠视功能重塑的机制研究

遗传性视网膜变性疾病中视网膜神经元发生剧烈变构，神经网络结构被破坏，视网膜丧失正常视功能活动能力。光基因转染是针对该类疾病较有前途的治疗方式；channelopsin-2是一种从绿藻中提取的光敏感蛋白，其膜表面感光离子兴奋性受体为channelrhodopsin-2（CHR2）。已有研究通过转染CHR2使视网膜变性动物模型rd鼠的双极细胞获得一定的感光能力。但是我们既往的研究发现双极细胞在视网膜变性早期已出现严重的变构，利用残存视网膜双极细胞以及神经网络结构将受到很大的局限。为避开已发生变构的双极细胞以及神经网络的干扰，本研究拟将CHR2定向转导入遗传性视网膜变性动物模型RCS大鼠的神经节细胞内，通过免疫染色、免疫电镜、单细胞内染色、光刺激下全细胞膜片钳以及对活体视觉中枢进行电生理学观察等技术，研究转染CHR2的神经节细胞生物学特性和信号编码功能的变化，探索其重塑视网膜功能的机制

遗传性视网膜色素变性疾病中，随着感光细胞的死亡，内层网膜神经元也出现重构和死亡，神经节细胞不断死亡同时残存的神经节细胞丧失动作电位发放能力。Channelrhodopsin-2（ChR2）为蓝藻来源的光敏蛋白，在蓝光刺激下，表达ChR2的细胞会被激活。本研究将ChR2通过AAV2病毒注射进入遗传性视网膜色素变性大鼠（RCS大鼠）转染给视网膜神经节细胞（RGCs），使其获得光敏能力。通过免疫荧光双标染色方法、细胞内染色方法、全细胞膜片钳技术、光刺激下全细胞膜片钳技术、视觉诱发电位技术、活体脑片钳技术等方法研究发现：玻璃体腔注射能够成功的将ChR2转染给RGCs，转染ChR2可以延缓RGCs在视网膜色素变性中的死亡进程，在病变后期仍然能有更多的RGCs存活下来；存活的ChR2-RGCs在树突崩解程度上明显低于变性RGCs；ChR2-RGCs的膜学特性相较于变性RGCs更接近于正常的RGCs，具备一定的动作电位发放特性同时能够对特定光刺激产生迟发反应，虽然在内向离子电流、动作电位发放频率、光刺激反应速度和频率上与正常RGCs仍然有较大差异，但是ChR2-RGCs相较变性RGCs具有更为成熟的膜学特性；ChR2-RGCs能有效刺激视皮层中枢，虽然在光刺激下其视皮层中枢的反应频率仍然不足，但是已经具备一定的刺激发放。上诉发现表明ChR2不能重建RGCs的正常电学活动特性对但是能重塑RGCs的电学活动特性，并对视皮层中枢产生有效影响。本项目深入探讨了视网膜变性疾病中ChR2-RGCs重塑视网膜视功能的机制，积极探索了转染ChR2对RGCs带来的改变，为遗传性视网膜变性疾病的治疗和视功能重塑奠定实验室基础。