LUYOR-3480微孔板細(xì)胞輻照儀是用于體外光遺傳(In Vitro Optogenetics)研究的工具半开,是一款體外細(xì)胞培養(yǎng)光遺傳刺激系統(tǒng)。體內(nèi)光遺傳學(xué)已成為研究小鼠赃份、大鼠和其他動(dòng)物神經(jīng)回路的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)寂拆。但隨著光激活蛋白和其他光反應(yīng)工具數(shù)量的增加奢米,該技術(shù)現(xiàn)在經(jīng)常用于多孔板和細(xì)胞培養(yǎng)皿中,用于組織培養(yǎng)纠永、細(xì)菌鬓长、斑馬魚、幼蟲和其他研究模型的研究渺蒿。LUYOR-3480微孔板細(xì)胞輻照儀可以提供理想的輻照波長(zhǎng)和光強(qiáng)度痢士、輻照時(shí)間可以控制彪薛,輻照儀的光源能夠放置到細(xì)胞培養(yǎng)箱長(zhǎng)時(shí)間工作茂装。
LUYOR-3480微孔板細(xì)胞輻照儀的特點(diǎn):
1.輻照光源特別適用于96孔板,滿足 6善延、12少态、24、48 和 96 孔板易遣。
2.光源部分和控制器連接線長(zhǎng)2米彼妻,輻照儀光源部分能夠放置在細(xì)胞培養(yǎng)箱里面長(zhǎng)時(shí)間工作。
3.光源部分能夠滿足培養(yǎng)箱的高濕度環(huán)境工作豆茫。
4.輻照光強(qiáng)度可調(diào)侨歉。
5.輻照時(shí)間可調(diào)。
6.可選波長(zhǎng):365nm揩魂、405nm幽邓、420nm、450nm火脉、470nm牵舵、525nm、590nm倦挂、630nm畸颅、660nm、740nm
LUYOR-3480微孔板細(xì)胞輻照儀用于:
1.干細(xì)胞 (iPSC) 分化Stem cell (iPSC) differentiation
2.發(fā)育生物學(xué) Developmental biology
3.分子生物學(xué)Molecular biology
–受體定向蛋白表達(dá)(通過 Cry2 激活)receptor directed protein expression (via Cry2 activation)
4.CRISPR/Cas9基因修飾CRISPR/Cas9 gene modification
5.腫瘤學(xué) Oncology
6.眼科和眼科藥物開發(fā)Ophthalmology & ophthalmologic drug development
7.光刺激和蛋白質(zhì)漂白Photostimulation and bleaching of proteins
8.通道病方援,例如癲癇和心律失常没炒。Channelopathies such as epilepsy, and arrhythmias.
9.光藥理學(xué)Photopharmacology
10.光解籠Photo-uncaging
11.光開關(guān)激酶抑制劑的創(chuàng)建Photoswitching
12.光動(dòng)力療法的發(fā)展Development of Photodynamic therapies
13.光化學(xué)Photochemistry
光遺傳背景知識(shí):
光遺傳學(xué)(optogenetics)原理
首先采用基因操作技術(shù)將光感基因(如ChR2,eBR犯戏,NaHR3.0送火,Arch或OptoXR等)轉(zhuǎn)入到神經(jīng)系統(tǒng)中特定類型的細(xì)胞中進(jìn)行特殊離子通道或GPCR的表達(dá)。光感離子通道在不同波長(zhǎng)的光照刺激下會(huì)分別對(duì)陽離子或者陰離子的通過產(chǎn)生選擇性笛丙,從而造成細(xì)胞膜兩邊的膜電位發(fā)生變化漾脂,達(dá)到對(duì)細(xì)胞選擇性地興奮或者抑制的目的。
光遺傳通常是指結(jié)合光學(xué)與遺傳學(xué)手段胚鸯,控制特定神經(jīng)元活動(dòng)的技術(shù)骨稿。該技術(shù)利用分子生物學(xué)、病毒生物學(xué)等手段,將外源光敏感蛋白基因?qū)牖罴?xì)胞中坦冠,在細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)上表達(dá)了光敏感通道蛋白;然后通過特定波長(zhǎng)光的照射形耗,控制細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)上的光敏感通道蛋白的激活與關(guān)閉;光敏感蛋白的激活和關(guān)閉可控制細(xì)胞膜上離子通道的打開與關(guān)閉,進(jìn)而改變細(xì)胞膜電壓的變化辙浑,如膜的去極化與超極化激涤。當(dāng)膜電壓去極化超過一定閾值時(shí)就會(huì)誘發(fā)神經(jīng)元產(chǎn)生可傳導(dǎo)的電信號(hào),即神經(jīng)元的激活;相反判呕,當(dāng)膜電壓超極化到一定水平時(shí)倦踢,就會(huì)抑制神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢坏漠a(chǎn)生,即神經(jīng)元的抑制侠草。神經(jīng)元生物學(xué)家經(jīng)常運(yùn)用這種技術(shù)辱挥,通過光學(xué)方法無損傷或低損傷地控制特異神經(jīng)元的活動(dòng),來研究該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能边涕,特別適用于在體晤碘、甚至清醒動(dòng)物行為學(xué)實(shí)驗(yàn)。
-同時(shí)功蜓,利用類似的光學(xué)與遺傳學(xué)手段园爷,可控制腦細(xì)胞外其它細(xì)胞中的蛋白表達(dá),從而實(shí)現(xiàn)光誘導(dǎo)蛋白質(zhì)表達(dá)式撼,啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)生物學(xué)過程童社,進(jìn)而控制生物行為。因此光遺傳技術(shù)在生命活動(dòng)與疾病研究中應(yīng)用廣泛端衰。
光遺傳學(xué)技術(shù)調(diào)控細(xì)胞的活性取決于光敏感通道蛋白的種類叠洗,即興奮性光敏感通道和抑制性光敏感通道。如果轉(zhuǎn)入細(xì)胞的通道是ChR旅东,在細(xì)胞受到藍(lán)光照射時(shí)灭抑,通道開發(fā),陽離子大量?jī)?nèi)流抵代,產(chǎn)生去極化誘發(fā)動(dòng)作電位腾节,激活細(xì)胞;如果轉(zhuǎn)入細(xì)胞的通道是HR荤牍,細(xì)胞在受到黃光照射時(shí)案腺,通道開放,陰離子大量?jī)?nèi)流康吵,產(chǎn)生超極化導(dǎo)致動(dòng)作電位不易發(fā)出劈榨,抑制細(xì)胞活性;此外晦嵌,還有一類光激活或抑制的通道optoXR同辣,給予一定頻率的光激活后拷姿,改變的是細(xì)胞內(nèi)激酶系統(tǒng),影響細(xì)胞活動(dòng)旱函。
光動(dòng)力治療和光熱力治療:
光動(dòng)力治療和光熱力治療均是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中相對(duì)新穎的無創(chuàng)治療方法响巢,利用靶向識(shí)別技術(shù)將光敏劑或光熱材料聚集于生物體內(nèi)病變位點(diǎn),依靠光照激活相關(guān)材料的生物毒性棒妨,從而達(dá)到治療的目的踪古。相對(duì)不同的是其作用機(jī)制,如光動(dòng)力治療是采用光敏劑在光照下產(chǎn)生具有生物毒性的單態(tài)氧等活性物質(zhì)券腔,氧化損傷靶向病變位點(diǎn)癌細(xì)胞伏穆、病毒、細(xì)菌颅眶、真菌等蜈出;光熱治療是利用具有較高光熱轉(zhuǎn)換效率的材料在光照下轉(zhuǎn)換光能為熱能殺死病變位點(diǎn)細(xì)胞等。但是以上治療方法還沒有被廣泛運(yùn)用的原因是目前光敏劑和光熱材料還存在或多或少的缺點(diǎn),比如生物相容性罕拂,生物降解性及代謝率等酸些。為了開發(fā)新型光敏劑和光熱材料,科研工作者往往需要大量的體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來支撐和評(píng)價(jià)他們?cè)O(shè)計(jì)藥物的相關(guān)作用機(jī)制和作用效果估蹄。
各種不同蛋白所用波長(zhǎng)
顏色 | 波長(zhǎng) | Common Opsin | 描述 |
紫外線 | 365nm | OptoSTIM1 | 365 nm 的紫外線對(duì)組織的穿透力有限。它主要用于激發(fā)紫外線敏感的視蛋白,從而控制組織表層的細(xì)胞活動(dòng)剖笙。 |
紫色 | 405nm、420nm | OptoSTIM1 | 405 nm 和 420 nm 的紫光可適度穿透組織请唱。它能夠控制表層和深層的細(xì)胞活動(dòng)弥咪。 |
藍(lán)色 | 450nm | Channelrhodopsin-2 (ChR2) | 450 nm 和 470 nm 的藍(lán)光表現(xiàn)出中等的組織穿透力。它通常用于激活視紫紅質(zhì)通道蛋白-2 (ChR2)十绑,誘導(dǎo)去極化并增加淺表和深層區(qū)域的神經(jīng)活動(dòng)聚至。 |
綠色 | 525nm | Green-Activated Protein (GAP) | 525 nm 的綠光可適度穿透組織。它提供了激活和抑制各種視蛋白的多功能選項(xiàng)本橙,從而能夠控制淺層和深層組織層的神經(jīng)回路扳躬。 |
黃色 | 590nm | Halorhodopsin (eNpHR3.0) | 590 nm 的黃光表現(xiàn)出中等的組織穿透力。它通常用于使用鹽視紫紅質(zhì)等視蛋白來抑制神經(jīng)元活動(dòng)甚亭,從而促進(jìn)淺表和深層組織區(qū)域的神經(jīng)抑制贷币。 |
紅色 | 630nm、660nm亏狰、740nm | ReaChR | 與較短波長(zhǎng)相比役纹,630 nm、660 nm 和 740 nm 的紅光可提供更深的組織穿透力暇唾。由于其有效的組織滲透性促脉,它能夠激活或抑制大腦深部區(qū)域的神經(jīng)元啰挪。 |
紅外線 | 940nm | Jaws | 940 nm 的紅外光在上述波長(zhǎng)中具有深的組織穿透力。它可用于刺激厚腦切片中的神經(jīng)元或到達(dá)更深的大腦區(qū)域嘲叔。 |
體外光遺傳學(xué)的光毒性
光毒性是體外光遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要問題亡呵,因?yàn)樗赡軐?duì)細(xì)胞造成潛在損害。藍(lán)光會(huì)降低神經(jīng)元細(xì)胞的整體活力硫戈,并可以改變神經(jīng)元的形態(tài)锰什。在體外研究中提高細(xì)胞活力的一種方法是降低藍(lán)光熒光強(qiáng)度。觀察到增加藍(lán)光熒光強(qiáng)度不利于細(xì)胞活力丁逝。
不同的視蛋白對(duì)整個(gè)光譜的光表現(xiàn)出不同的敏感性汁胆。例如,視紫紅質(zhì)通道蛋白-2 (ChR2)(一種常用的藻類蛋白)可大程度地被藍(lán)光和紫光激活霜幼。同樣嫩码,對(duì)其他波長(zhǎng)(例如綠光、紅光甚至紫外光)敏感的視蛋白可用于體內(nèi)和體外光遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)罪既,以選擇性地調(diào)節(jié)細(xì)胞反應(yīng)并研究特定的信號(hào)傳導(dǎo)途徑铸题。
體外光遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用的視蛋白和相應(yīng)波長(zhǎng)的選擇取決于您的個(gè)人目標(biāo)和所研究的特定細(xì)胞反應(yīng)。了解視蛋白對(duì)光的敏感性是體外光遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)成功和解開細(xì)胞活動(dòng)和信號(hào)傳導(dǎo)途徑的機(jī)制的關(guān)鍵琢感。
藍(lán)光(470 nm):在 Stierschneider 的出版物中丢间,藍(lán)光被用作體外光遺傳學(xué)的工具,以激活人胰腺細(xì)胞中的 Toll 樣受體 4 (TLR4) 信號(hào)通路和 NF-κB-Gluc 報(bào)告系統(tǒng)驹针。通過將細(xì)胞暴露在藍(lán)光下烘挫,研究人員能夠控制這些通路的激活,從而可以在受控的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中詳細(xì)研究它們的動(dòng)力學(xué)和調(diào)節(jié)機(jī)制柬甥。
黃光(590 nm):使用發(fā)射黃光的體外光遺傳學(xué)表明人類和小鼠 CD8+ T 細(xì)胞激活期間線粒體的整體功能有所增加饮六。Amuza LED 陣列( 590 nm) 用于通過 ATP 測(cè)定照亮 HEK293T 細(xì)胞和 CD8+ T 細(xì)胞。
體內(nèi)研究過程中需要考慮的 3 個(gè)關(guān)鍵因素是視蛋白敏感性苛蒲、組織滲透性和光毒性卤橄。通過選擇適當(dāng)?shù)囊暤鞍缀凸獠ㄩL(zhǎng),研究人員能夠研究目標(biāo)組織中的細(xì)胞反應(yīng)和信號(hào)傳導(dǎo)途徑撤防,同時(shí)將光毒性保持在低限度虽风。