光遺傳誘導癲癇：一種新的癲癇動物模型？
分享一點自己碩士期間做的部分工作，可能對大多數科研工作者來說，提都不會提。但對我而言，她就像我懷胎十月生下的一個孩子，可能她不像別人家孩子亭亭玉立，美貌與智慧並存，但我希望她做世界上唯一的她。
在小鼠右腹側海馬注射pAAV-CaMKIIα-ChR2(H134R)-mCherry，三周後埋植光纖插芯，部分小鼠在右側運動皮層M1埋上多通道電極，在體記錄皮層場電位。一周後開始誘發癲癇。光激活組小鼠皮層場電位振幅在誘導期及癲癇發作期較基線狀態顯著增加，癲癇發作期出現典型的癲癇樣放電，功率譜密度增高。同時，可以觀測到小鼠從低到高不同級別的癲癇發作。關閉雷射後小鼠癲癇發作程度逐漸降低，直至恢復正常運動。同時，隨著光誘導癲癇次數增多，癲癇發作的潛伏期逐漸縮短，最後逐漸趨於穩定。
（一定要看一下視頻哦）
原理：光遺傳學是一項涉及光學、軟體控制、基因操控、電生理等多領域的神經操控技術。自2005年史丹福大學KarlDeisseroth實驗室首次通過在神經細胞中表達海藻光敏蛋白Channelrhodopsin-2 (ChR2)，實現用不同波長的光刺激精確調控神經的放電活動。長久以來，我們對複雜的神經網絡的調控都停留在電刺激、磁刺激或化學刺激等非特異性水平，光遺傳學技術的出現使得微創、精準操縱特定神經元，探究特定神經環路與大腦功能之間的關係成為可能，這無疑是神經科學領域一個跨越式的進步。這一技術在2010年被Nature Methods雜誌評為年度方法，同年被Science雜誌選為近十年重大突破之一。
光遺傳學技術需要運用工具病毒將光感離子通道或G蛋白偶聯受體（如ChR2、NpHR、Arch等）表達於神經系統特定類型細胞中。在不同波長的光刺激下，這些光敏通道或蛋白通過選擇性轉運Cl-、Na+、H+、K+或通過激活GPCR下遊信號通路，造成細胞膜兩側膜電位發生變化，誘導細胞興奮或者抑制。對於最常用的光激活型光敏通道ChR2來說，當有472 nm藍色雷射照射時，這些通道蛋白打開，鈉鉀等陽離子大量內流，誘導神經元發生去極化、產生動作電位。本研究將攜帶有ChR2基因的腺相關病毒注射小鼠腹側海馬，通過光遺傳特異性誘導海馬CaMKIIα興奮性神經元的過度激活，從而造成小鼠癲癇發作。
優點：此模型可以根據實驗需要調節癲癇發作的時期、發作頻率和嚴重程度，可以有效避免傳統藥物誘導持續性癲癇模型中小鼠因海馬神經元過度持續興奮導致的神經元死亡和焦慮樣行為改變。同時，光遺傳誘發癲癇過程中動物的零死亡率，以及癲癇誘發的持續可重複性和高成功率也是其相對於經典持續性癲癇模型的一大優勢。
它是否可以成為一種新的動物模型來作為癲癇研究和藥物篩選的工具呢？我個人覺得有一定的潛力。我自己也試過腹腔和腦局部注射KA來誘導經典的癲癇模型。但我發現我的成功率並不高，藥少了誘發不出來，藥多了，可能癲癇過度死亡了。即使誘導成功了，後期的慢性癲癇也會有動物死亡。當然，有可能我是個新手，對經典模型的製作缺乏經驗。但我的這個光遺傳癲癇模型，每隻都能誘發，每天都能誘發，次數和嚴重程度可以由個人控制。誘導癲癇發作的潛伏期，癲癇持續時間，發作嚴重程度可以立馬觀測出來，這些都可以作為抗癲癇藥物篩選的評價指標。當然，需要更多的研究去證實，我也希望有人可以去嘗試，哪怕只有一兩個。
PS：這個光遺傳癲癇模型是我在跟組裡師兄做神經環路研究時，意外發現的。然後，自己慢慢摸索光強，給光頻率，刺激時間，後來確定下來的方案就能非常穩定誘導癲癇了。