研究目的
探索光遗传学工具在心脏兴奋-收缩耦联显微镜技术中的应用，重点关注基因编码生物传感器及其在观测和调控细胞功能方面的运用。
研究成果
该研究展示了光遗传学工具在心脏研究中的潜力，强调了基因编码生物传感器在观察和操控细胞功能方面的优势。未来研究应聚焦于提升这些工具的光谱范围、荧光产率和动力学特性。
研究不足
该研究的局限性在于生物传感器的光谱特性、其生物相容性以及对细胞进行基因操作的需求。部分生物传感器的时间动力学可能不足以捕捉快速的细胞事件。
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心脏显微镜检查 || 光遗传学工具在心脏兴奋-收缩偶联显微镜检查中的应用
DOI：10.1007/978-3-319-95304-5_5
出版年份：2018
更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要：
显微镜在17世纪随着首批自制显微镜应用于生物样本而成为科学研究方法[1,2]。不久后，染色样本以观察特定（细胞及亚细胞）结构的方法开始流行[3]。这些基于吸收或荧光的染料在特异性方面存在局限，且常对细胞有毒性，因而研究仅能限于短时程或死亡样本。1987年，研究者提出利用25年前发现的荧光蛋白[4]——特别是来自维多利亚多管发光水母的绿色荧光蛋白（GFP）来标记细胞及细胞结构[5]。随着GFP的测序与克隆，一场"绿色革命"由此开启，促使荧光蛋白作为标记物或传感器（详见下文）在生理学、微生物学、药理学、分子生物学、解剖学、细胞生物学、生物物理学等众多生物医学领域的研究中得到常规应用。尽管荧光蛋白的表达及其光学检测已可视为光遗传学工具，但该术语直到利用蛋白质的光学特性操控细胞时才被正式采用。此类蛋白最著名的代表是光控离子通道——通道视紫红质[6,7]。当这种离子通道在膜上表达并被适当波长光照时，通道将被激活开放，导致离子被动跨膜转运并改变膜电位。不过在本章中，我们将观测与操控这两方面都视为光遗传学工具。要使用光遗传学工具，需将这些蛋白的基因转入细胞以实现蛋白表达。关于向靶细胞递送基因的概述，参见[8]。
作者：
Lars Kaestner，André Zeug，Qinghai Tian
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