光遗传学（Optogenetics）技术以毫秒级的时间分辨率精确控制神经元活动，但其需要直接对脑组织进行光学操作，这在实际应用中存在挑战，特别是由于蓝光难以穿透整个生物体，要求使用昂贵的设备如定制蓝光源和双光子照明系统。例如，植入侵入性设备和提供足够的功率，使得光遗传学在临床上的应用受限。

与之相比，化学遗传学（Chemogenetics）技术中的“仅由设计药物激活的设计受体”（DREADDs）为远程、快速的细胞活性调控提供了更简便的选择。尽管氯氮平-N-氧化物（Clozapine-N-oxide，CNO）可以激活DREADDs，但其副作用，如行为抑制和粒细胞缺乏症，使得其在临床应用中具有风险。此外，CNO在体内代谢后对细胞活性的影响需要较长时间才能显现，这限制了其在急性医疗场景中的应用。

为了解决这些问题，2024年12月31日，湖北医药学院附属太和医院的柯昌斌教授与多位专家联合在《Protein Cell》期刊上发表了题为“A minimally invasive, fast on/off ‘Odorgenetic’ method to manipulate physiology”的研究论文，提出了一种基于气味遗传学（Odorgenetic）的新方法。该方法使用了果蝇的气味受体（OR35a）与共受体Orco结合形成的异源四聚体，利用天然配体2-戊酮激活该受体系统，实现了在分钟级时间尺度上的生理调控。

由于2-戊酮的安全性和易获取性，这种“气味遗传学”方法展示了其在临床治疗中的巨大潜力。枢密科技与柯昌斌教授团队已合作开发出一系列表达DORs的AAV病毒产品，以支持更快速、可逆且微创的细胞活动调控工具。我们经过严格质量控制的AAV病毒产品，可以高效表达DORs，从而为科学研究提供强力支持！

在研究中，2-戊酮可通过吸入迅速引起细胞内钙离子内流和膜去极化，进而调控依赖钙离子的生理过程。通过对常见食品添加剂的筛选，作者发现了多种挥发性气味调节剂。实验结果表明，2-戊酮能够迅速进入血液并扩散至脑脊液，体现了其时空可控的特性。通过吸入2-戊酮，DORs能够以快速、可逆的方式调控啮齿动物的行为和生理反应，如肌肉收缩和胰岛素释放，这为临床应用奠定了基础。

目前许多疾病与细胞活动的变化密切相关，例如抑郁症、帕金森病和糖尿病等。调节生理功能的分子机制可能为这些疾病的治疗提供新的方法。然而，DORs的临床应用仍需解决表达技术的生物安全性等问题。未来的研究有望基于不同的气味配体设计“气味遗传学”工具，深入了解不同组织和器官的功能联系。

华中科技大学同济医学院附属同济医院麻醉科的吴艳琼博士为论文第一作者，柯昌斌教授为通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划的支持。综上所述，该创新的气味遗传学系统展示了其在精准医疗与基础研究中的应用潜力，值得临床的进一步探索和开发。

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