Теоретический прогноз восстановления зрения с помощью оптогенетики при широкополосном окружающем освещении с использованием ChRmine и его мутантов

Восстановление зрения — одно из наиболее перспективных применений оптогенетики. Однако его возможности ограничены низкой светочувствительностью опсинов, медленной кинетикой и узким спектром поглощения. В работе проведено подробное теоретическое исследование ганглиозных клеток сетчатки, экспрессирующих ChRmine, ReaChR, CoChR, CatCh и их мутанты, при освещении почти монохроматическими светодиодами, широкополосным солнечным светом, светом галогенной лампы, RGB-светодиодов и источников чистого белого света. При использовании широкополосных источников света все опсины демонстрировали более высокую светочувствительность и больший фототок, чем при освещении узкополосными светодиодами. ChRmine обеспечивал генерацию потенциалов действия при солнечном освещении (1,5 нВт/мм) и чистом белом свете (1,2 нВт/мм); среди исследованных опсинов для него требовалась наименьшая интенсивность света. Широкий спектр активации ChRmine и его мутантов также может способствовать восстановлению цветового зрения. Хотя при широкополосном освещении выключение ChRmine происходило медленнее, он позволял вызывать спайки с высокой точностью частотой до 50 Гц. У улучшенного мутанта hsChRmine этот предел достигал 80 Гц, однако для этого требовалась вдвое большая облучённость, чем для ChRmine. Результаты показывают, что ChRmine и его мутанты позволяют активировать ганглиозные клетки сетчатки при окружающем освещении, что открывает возможность создания оптогенетических ретинальных протезов с белым светом, не требующих очков и обеспечивающих более качественное восстановление зрения.22