[发明专利]一种基于光遗传学杀死细胞的LED灯

说明书

本发明涉及生物技术领域和LED照明技术领域，特涉及一种基于光遗传学杀死细胞的LED灯。通过遗传学方法，将编码光敏剂miniSOG(或KillerRed)的基因靶向到特定的细胞中，在蓝光(或绿光)照射下，光敏剂将产生足够的活性氧，毁坏细胞内的氨基酸、脂肪、核酸，进而引起细胞死亡。通过调节LED灯光照时间、强度，在特定的时间选择性杀死特定的细胞，可用于研究特定细胞的功能。

技术领域

本发明涉及LED照明技术领域和生物技术领域，一种基于光遗传学杀死细胞的LED灯。

背景技术

选择性的杀死特定的细胞是研究多细胞生物神经环路功能的关键技术。目前常用的杀死细胞的方法主要包括：物理方法、化学阻断和遗传手段。物理方法一般采用激光照射细胞，通过热效应导致细胞死亡。受制于激光光斑大小的限制，一般无法精准的杀死细胞。化学阻断，如河豚毒素，毒性太大，容易造成安全事故。遗传手段则是通过转基因的方式，将可导致细胞凋亡的基因导入到特定的细胞中。

表达导致细胞程序化死亡的关键酶，是常用的遗传学杀死细胞的方式，然而这类诱导杀死细胞的方法过分依赖细胞类型和状态。最近，一些条件性诱导性杀死细胞的方法开始用于神经生物学的研究中，这种方式可以定时定点的杀死特定的细胞。KillerRed和miniSOG是两种完全通过遗传学编码的光敏剂，在光的照射下，会释放ROS(活性氧)，当靶向细胞中的线粒体时，可以导致细胞死亡。

KillerRed为红色荧光蛋白KillerRed完全基因编码的光敏剂，在520-590nm波长的绿光照射下产生ROS，当靶向细胞膜时可以消融细胞，溶酶体，线粒体和细胞核。作为一种光遗传工具，KillerRed是I型光敏剂，它会产生自由基和过氧化氢，可能导致周围非目标细胞的死亡。

miniSOG(微型单线态制氧器)是一种通过植物基因编码的光敏剂，由拟南芥嗜光蛋白2中的106个氨基酸组成，在蓝光照射下可产生足够的ROS，引起二氨基联苯胺的聚合反应，最后导致细胞死亡。因为miniSOG是由单基因编码的蛋白，可以方便地与其它启动子或荧光蛋白融合，从而精确地定位到线虫、果蝇、甚至哺乳动物的细胞中，用于使蛋白质分子失活或杀死整个细胞。

基于光遗传学的方式可以定时定点的杀死细胞，但是不同的光敏剂需要在特定波长的光照射下，才能产生ROS。目前国内外没有相关的发明。本发明所研制的基于光遗传学杀死细胞的LED灯，具有低热损伤、高通量的优点，不仅有助于神经生物学的研究，而且可用于临床上杀死致病性细胞。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种低热损伤、高通量的LED光源设备，配合现有的光遗传蛋白miniSOG在不损伤正常组织细胞的情况下，定点杀死目的细胞。神经生物学领域中，杀死特定的神经元或阻断神经递质的传递，是研究神经环路关键的实验技术。在470nm光照射下，线粒体中光敏蛋白miniSOG产生单线态氧，靶向目的细胞中的线粒体，使目标细胞中的靶向线粒体过度氧化而促使杀死细胞，基因编码的光敏剂具有诱导选择性的促使杀死细胞，从而提供了更好的时间和空间控制，通过本发明的LED生物灯可方便的对反应时间，反应量进行测量，从而便于该方法的科学应用。

本发明的技术方案是：一种基于光遗传学杀死细胞的LED生物灯，包括控制箱、灯箱和发光部，电源、开关与控制器安装在控制箱内，灯箱包含培养皿、摆放架、抽屉、透光隔热板和LED灯组，其特征在于：多个培养皿抽屉可插入摆放架内，抽屉把手设置在培养皿抽屉外，培养皿抽屉放置培养皿，培养皿中放置微生物和光敏剂；发光部包括风扇外罩、风扇、散热器、和LED灯珠组成LED灯组，LED灯组安装在透光隔热板上方，风扇外罩内设置风扇、下置散热器，LED灯珠发470nm波长光(蓝光)或540nm波长光(绿光)。

根据如上所述的一种基于光遗传学杀死细胞的LED灯，其特征在于：培养皿内置秀丽隐杆线虫、转基因斑马鱼、非洲爪蟾胚胎或小鼠的特定神经元等特定神经元细胞。