[发明专利]用于靶细胞中的动作电位的光遗传学调节的装置、系统和方法

权利要求书

1.一种用于调节细胞的膜电位的系统，所述系统包含：

被配置以用光照射靶位置的装置和下述任一：

a)第一核酸和第二核酸，其中该第一核酸包含编码适于响应于光而允许第一离子通过细胞膜的光激活质子泵的核苷酸序列，其中所述光激活质子泵由以SEQ ID NO:1、4、5、和6之一所示的氨基酸序列组成；且其中该第二核酸包含编码通过允许第二离子通过所述细胞膜而响应于所述第一离子通过所述细胞膜的酸敏感性离子通道的核苷酸序列，其中所述酸敏感性离子通道由以SEQ ID NO:19所示的氨基酸序列组成；或

b)包含编码融合多肽的核苷酸序列的核酸，其中该融合多肽包含：

i)适于响应于光而允许第一离子通过细胞膜的光反应性蛋白，其中所述光反应性蛋白是光激活质子泵，其中所述光激活质子泵由以SEQ ID NO:1、4、5、和6之一所示的氨基酸序列组成；和

ii)通过允许第二离子通过所述细胞膜而响应于所述第一离子通过所述细胞膜的酸敏感性离子通道，其中所述酸敏感性离子通道由以SEQ ID NO:19所示的氨基酸序列组成。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述装置被配置以用波长在350至750nm范围内的光照射所述靶位置。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述装置被配置以用波长在530至560nm范围内的光照射所述靶位置。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述装置被配置以用光恒定地照射所述靶位置。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述装置被配置以用光脉冲照射所述靶位置。

6.根据权利要求4或5所述的系统，其中所述装置被配置以调节所述光的波长和/或强度。

7.根据权利要求5所述的系统，其中所述装置被配置以调节所述光脉冲的频率和/或持续时间。

8.根据权利要求4或5所述的系统，其中所述装置被配置以响应于用户输入而照射所述靶位置。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述用户输入包含：所述光波长、所述光强度、所述光脉冲的持续时间、所述光脉冲的频率和/或所述靶位置。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述装置适于植入受试者中。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述靶位置是：细胞、细胞的一部分、多个细胞、神经纤维束、神经肌肉接头、中枢神经系统(CNS)组织、外周神经系统(PNS)组织或解剖区域。

12.根据权利要求1所述的系统，其中：a)权利要求1a所述第一核酸和所述第二核酸存在于单一表达载体内；或b)权利要求1b所述核酸存在于表达载体中。

13.根据权利要求12所述的系统，其中：a)所述编码光激活质子泵的核苷酸序列和/或所述编码酸敏感性离子通道的核苷酸序列可操作地连接至神经元特异性转录控制元件；或b)权利要求1b所述核苷酸序列可操作地连接至神经元特异性转录控制元件。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的系统，其中所述光激活质子泵包含膜运输信号和/或内质网输出信号。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述膜运输信号由氨基酸序列KSRITSEGEYIPLDQIDINV(SEQ ID NO:37)组成。

16.根据权利要求14所述的系统，其中所述内质网输出输出信号由氨基酸序列FCYENEV(SEQ ID NO:47)组成。