光遗传学是一种结合了多个学科的新兴技术,通过使目标细胞表达特定的光敏感蛋白,可以让原本不具有光敏特性的细胞获得对光信号的响应能力。通过光遗传学方法可实现对细胞内信号通路的精准调控,并诱发相应的生理活动。该技术具有精准、快速、可逆等优点,可以帮助我们更好的了解与利用细胞的生命活动。RTCA（Real-Time Cell Analysis,实时细胞分析）系统是结合了ECIS（Electric Cell-substrate Impedance Sensing,电子细胞基质阻抗判断）系统与MEA（Microelectrode Arrays,多电极阵列）系统的商业化传感器阵列,能够实时记录细胞的阻抗与电位变化,被广泛应用于药物筛选和细胞毒性的研究。传统药物筛选研究中往往需要针对细胞特异性靶点测试小分子化合物,面临成本高昂、流程复杂、重复性差等问题,本论文研究拟建立一种能将细胞功能快速特异性调控与实时检测分析相结合的方法,即将光遗传学技术与RTCA技术联用,从而提升传统药物筛选的效率与稳定性。本研究通过光遗传学方法激活细胞内特定信号通路,来诱导肿瘤细胞凋亡与上皮间质转化（EMT）的发生,并用RTCA系统记录这些生理过程中细胞阻抗的变化情况。研究证明了将光遗传学方法与RTCA系统结合来对细胞生命过程实施操控与同步分析的可行性,基于此发明了一种结合了光遗传学与RTCA系统封的药物筛选方法,并在疾病相关的药物评价分析实验中得到了良好的应用。论文的主要研究工作总结如下:1)通过对本实验室已有的LED阵列进行改造,使其功能更加稳定,同时更加适合与RTCA系统结合进行光遗传学实验。研究表明经过改造后的LED阵列在长时程细胞光遗传学实验中的可靠性,并建立了光控LED阵列与RTCA相结合的系统,提出了一种可用于高通量药物筛选与评价分析的新方法。2)研究首先证明了RTCA系统可以准确的记录与分析顺铂与Opto-Bax光控体系所诱导的HEK-293T细胞凋亡过程中细胞阻抗的变化情况。其次,利用RTCA系统记录了两种不同凋亡抑制剂对光控Opto-Bax诱导的细胞凋亡的抑制效果,证明了本研究所建立的将光遗传学技术与RTCA结合的新技术手段能用于针对细胞线粒体凋亡抑制剂的筛选与评价的研究。3)研究证明了RTCA系统可以准确的记录与分析TGF-β与Opto-PI3K光控元件所诱导的A549肺癌细胞EMT过程中的阻抗变化情况,并建立了一种有效的阻抗数据的处理方法。研究发现TGF-β和Opto-PI3K所诱导的EMT过程的细胞阻抗表现形式存在差异,而添加PI3K通路的抑制剂能有效改变由Opto-PI3K诱导EMT发产生的阻抗的变化。因此,本研究表明将光遗传学技术与RTCA结合的新方法能用于肿瘤EMT过程中相关抑制剂的高通量筛选。