中国科学院西安光机所近红外光遗传镇痛研究获Nature Photonics专题评论关注

      2026年10月5日，光遗传学因其在精准调控神经活动方面的奠基性贡献获得诺贝尔生理学或医学奖，进一步彰显了光遗传技术在现代神经科学和生物医学领域的重要价值。

　　近日，中国科学院西安光机所生物医学光谱实验室博士生郭泽蓓、范琪副研究员、王荃研究员团队近红外光遗传镇痛研究得到Nature Photonics专题评论解读。

　　王荃研究员团队实现上转换纳米颗粒介导的无线光遗传镇痛，相关成果 2026 年 5 月发表于ACS Nano。针对此进展，Nature Photonic特邀新加坡国家科学院院士、新加坡国立大学杰出教授 Xiaogang Liu（刘小钢）等撰写News & Views专题评论文章 Silencing pain with infrared light。

　　刘小钢教授从“深部组织无线光学接口”的角度对该研究进行了深入解读。评论指出，这项研究的一个重要特点是利用上转换纳米颗粒搭建了一座连接外部光源与深部神经组织的“微型光学桥梁”。近红外光具有较好的组织穿透能力，能够从体外照射进入组织；上转换纳米颗粒则可以将其转换为光敏蛋白能够识别的可见光，从而在目标区域激活相应的神经调控机制。借助这一方式，研究有望减少传统光遗传技术对植入式光纤的依赖，使动物在自由活动状态下也能接受光调控，为无线、非植入式神经调控提供了新的思路。

　　评论还特别关注了上转换纳米颗粒与抑制性光敏蛋白SwiChRca的协同作用。通俗来说，纳米颗粒负责将近红外光“转译”为神经细胞能够识别的光信号，而SwiChRca则像一个可以被光控制的“神经活动开关”，能够在短暂光照后维持一段时间的神经抑制。两者结合后，无需长时间持续照光，也有望实现较持久的镇痛效果，并减少持续照射可能引起的组织升温。这一设计为降低光照需求、提高无线光遗传调控的实用性提供了新的技术路径。

　　在肯定这一技术路线所展示的无线深部神经调控潜力的同时，评论文章也指出了进一步发展的几个关键问题，包括980 nm光照可能产生的光热效应、上转换效率仍然有限，以及纳米颗粒本身缺乏与光遗传蛋白相同程度的细胞特异性。评论文章因此提出，未来可以探索808 nm或第二近红外窗口激发的上转换材料，并通过材料和光子工程提高上转换效率，同时发展分子靶向策略以提升纳米颗粒的定位特异性。

　　王荃研究员团队近年来围绕脑机智能、计算机视觉、AI大模型与光学材料等方向持续开展研究，取得了一系列重要成果，相关工作发表于NeuroImage、 Pattern Recognition、CVPR等。此次Nature Photonics专题评论体现了国际同行对我所团队上转换纳米颗粒介导无线光遗传技术的关注与认可。