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耳聋严重影响人们的生活。目前重度、极重度耳聋有效治疗手段是植入人工耳蜗,电极直接刺激听神经形成人工听觉。但人工耳蜗价格高昂,给患者及社会带来巨大经济负担,亟需研发成本低廉、高效的新一代生物治疗方法。光遗传学通道蛋白(ChR2)被广泛应用于中枢神经环路调控机制研究。目前ChR2通道在耳蜗螺旋神经节细胞中的表达及功能调控等方面仍缺乏直接实验依据。本研究拟将ChR2基因通过多种载体导入内耳螺旋神经节细胞(SGNs),基于光敏感蛋白具有的光电换能特性,实现光能向神经电信号的转换,并通过听觉传导通路将冲动传至听觉皮层从而产生听觉。以ChR2对螺旋神经节细胞兴奋性调控机制的研究入手,可以为耳聋的发生机制及临床治疗提供新理论依据和思路,对提高国民健康水平、改善耳聋人群的生活质量具有重要意义。 目的:通过构建安全高效的光敏感通道蛋白(ChR2)基因病毒载体,验证ChR2基因病毒载体在耳蜗基底膜离体培养条件下的表达,明确ChR2基因病毒载体内耳转染后的表达条件,最终完成基于光敏感通道蛋白470nm激光诱发耳蜗电位的初步探索。 方法:采用分子生物学技术构建ChR2基因的慢病毒和AAV载体。采用免疫组化观察ChR2在豚鼠基底膜内侧螺旋神经节细胞的表达变化,采用膜片钳技术记录470nm蓝色激光照射下转染基底膜的电生理反应,并测定最佳转染滴度。从圆窗路入导入AAV-hSyn-hChR2(H134R)-EYFP后,免疫组化共定位,PCR和记录470nm蓝色激光照下能否产生动作电位来验证病毒转染情况并探索最佳的激光诱发参数。 结果:多种方法验证了病毒载体plenti-hSyn-hChR2(H134R)-EYFP与AAV-hSyn-hChR2(H134R)-EYFP构建成功;实验证明慢病毒转染基底膜的最佳滴度为6.25×105 PV;病毒转染后的离体培养基底膜可通过膜片钳记录到经470nm蓝光诱发的动作电位。利用自制枪头导管的方式圆窗导入病毒的手术方式,具有听力损失小,转染成功率高的特点。通过ChR2目的基因内耳转染的在体实验成功建立了稳定可靠的成年动物模型,观察到470nm蓝色激光诱发的耳蜗电位可能具有非线性特性,同时进一步分析了激光照射的最佳理论照射强度为3.70mW,可达到有效刺激的同时,减少对组织的损伤。 结论: 构建了高效的光遗传学通道蛋白(ChR2)病毒载体,明确慢病毒和AAV的转染条件。建立了稳定的ChR2病毒内耳转染动物模型,在国内首次成功记录到470nm蓝色激光诱发的耳蜗电位。