工程化人源TRPV1通道实现盲人视网膜红外光感知：一种无外源蛋白的视觉修复新策略

本研究针对视网膜退行性疾病患者视觉修复的临床挑战，创新性地通过理性设计将人源瞬时受体电位香草酸1通道（TRPV1）的热激活阈值从45℃降至41℃，使其能响应近红外（NIR）微加热。研究人员利用腺相关病毒（AAV）递送系统，在离体盲人视网膜中实现了单组分、无外源蛋白的红外光梯度响应，为黄斑疾病患者提供了一种与残余视觉互补的修复方案，同时为临床热神经调控建立了新平台。

　　

在视网膜退行性疾病如年龄相关性黄斑变性（AMD）中，光感受器的进行性丧失导致不可逆的视力损伤。虽然现有的光遗传学疗法在临床试验中展现出潜力，但对于仍保留部分视功能的患者，强可见光刺激可能干扰残余视觉功能。更棘手的是，此前基于动物源TRPV1通道的视觉修复方案存在免疫原性风险，且需要金纳米棒等外源组件辅助，临床转化面临多重障碍。

瑞士巴塞尔分子与临床眼科研究所的Morgan Chevalier团队在《TRENDS in Biotechnology》发表的研究，开创性地通过蛋白质工程改造人源TRPV1通道，使其成为安全高效的红外光传感器。研究人员首先通过多物种序列比对锁定温度敏感性的关键调控域，随后利用冷冻电镜结构指导，精准删除C端786-840残基的固有无序区。这个命名为△786-840的突变体将热激活中点温度（T₅₀）从45℃降至41.23±1.01℃，恰好处于近红外微加热的安全窗口（37-45℃）。

研究采用三项关键技术：1）基于AlphaFold和冷冻电镜的TRPV1结构预测与验证；2）1450 nm近红外激光精确温控系统（空间分辨率200 μm，时间精度100 ms）；3）人死后视网膜离体培养模型（来自5名43-63岁捐赠者，培养达4周）。

结构设计与机制解析

通过六物种TRPV1序列比对发现，吸血鬼蝙蝠的短亚型（TRPV1-S）因缺失C端域而具有更低热阈值。冷冻电镜显示人TRPV1 C端786-840区域为固有无序结构（图1B），AlphaFold预测其与膜脂PIP₂结合的GRxWKN基序（785-790）可能调控温度敏感性。电生理实验证实，仅删除GRxWKN基序的△785-790与完全删除786-840的突变体均使T₅₀显著降低4℃（图2E），而保留该基序的△791-840则维持野生型阈值，揭示PIP₂-TRPV1互作是热敏感性的关键调控开关（图1E）。

离体视网膜功能验证

在AAV-hSyn介导的视网膜神经节细胞（RGC）转导中，△786-840突变体展现出显著优势：41.52℃刺激即可诱发强度依赖的梯度放电（峰值频率32.87±4.28 Hz vs野生型18.80±2.60 Hz），动态范围提高3.2倍（图4D）。相位平面分析显示突变体具有更快的状态转换速率（图4E），且未增加静息活动（补充图S1-S2）。值得注意的是，黄斑区RGCs虽呈现更高频簇状放电趋势，但统计学未达显著（图3H），表明该策略适用于全视网膜区域。

这项研究的意义在于：1）首次实现完全人源化的红外视觉修复系统，避免免疫排斥风险；2）单组分AAV递送方案简化临床转化路径；3）为TRP通道工程建立普适性设计原则，可拓展至其他神经调控场景。正如作者在"未解问题"中指出，下一步需开发厘米级无线光热发射器，并探索特定RGC亚型的靶向表达策略。这项成果不仅为视觉修复提供新工具，更开创了"温度遗传学"（thermogenetics）这一新兴领域，为无外源蛋白的神经调控奠定基础。