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DOI: 10.1055/s-0042-1747433
Identifizierung und Optimierung von Kanalrhodopsin-Varianten für die optogenetische Hörwiederherstellung
Hintergrund Fortschritte bei der Entwicklung optischer Cochlea-Implantate (oCI) machen Hoffnung die bestehenden Limitationen elektrischer CIs zu überwinden. Durch Verwendung von Licht anstelle von Strom wird beim oCI eine präzisere Stimulation weniger Neuronen und damit eine verbesserte spektrale Auflösung erzielt. Die Optogenetik setzt dabei lichtgesteuerte Ionenkanäle, so genannte Kanalrhodopsine (ChR) in Zielzellen ein. In dieser Studie untersuchten wir Varianten der ChR f-Chrimson und ChRmine hinsichtlich ihres Potenzials für eine translatierbare, optogenetische Hörwiederherstellung.
Methoden Die Charakterisierung der elektrophysiologischen Eigenschaften von f-Chrimson und ChRmine-Varianten erfolgte durch Patch-Clamp-Messungen transfizierter Neuroblastom-Gliomzellen.
Ergebnisse Für f-Chrimson zeigte sich eine reduzierte Photostromdichte nach Entfernung des angehängten fluoreszierenden Proteins (FP), welche durch eine Modifikation des C-Terminus behoben werden konnte. ChRmine-FP zeigte große Spitzenphotoströme. Seine starke Desensibilisierung führt jedoch zu einer deutlich reduzierten stationären Photostromdichte. Wir konstruierten neue modifizierte ChRmine-Varianten, die eine deutlich geringere Desensibilisierung aufweisen.
Schlussfolgerung f-Chrimson ist derzeit der vielversprechendste Kandidat für die optogenetische Hörwiederherstellung aufgrund der Kombination aus rotverschobenem Aktionsspektrum und schneller Schließkinetik. Unsere Ergebnisse optimieren f-Chrimson weiter für die klinische Anwendung, da sie die Notwendigkeit der zusätzlichen Expression eines fremden Proteins mit möglichen Risiken beim Menschen beseitigen. Darüber hinaus vereinen die neuen ChRmine-Varianten mehrere der erforderlichen ChR-Eigenschaften für eine optimierte optogenetische Anwendung.
Interessenskonflikt
Der Erstautor gibt keinen Interessenskonflikt an.
Publication History
Article published online:
24 May 2022
© 2022. The Author(s). This is an open access article published by Thieme under the terms of the Creative Commons Attribution-NonDerivative-NonCommercial-License, permitting copying and reproduction so long as the original work is given appropriate credit. Contents may not be used for commercial purposes, or adapted, remixed, transformed or built upon. (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).
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