來源：丁香學術

近年來，光感知介導的生理調控機制、視覺功能拓展及相關疾病治療領域取得顯著進展。2025 年 5 月 22 日，中國科學技術大學薛天團隊在Cell在線發表突破性研究，首次實現人類近紅外時空色覺感知，為非侵入性視覺增強開辟新路徑。

繼此之后，團隊于 2025 年 5 月至 6 月期間，相繼在Neuron、PNAS、Current Opinion in Neurobiology、Research等國際權威期刊發表 4 篇高質量研究論文。這些研究全面覆蓋神經回路機制、基因治療策略、光調控情緒病理及光生理功能網絡等前沿領域，展現了團隊在光-神經-生理交互作用研究中的系統性突破。

第一篇

2025 年 6 月 16 日，中國科學技術大學薛天團隊在Neuron期刊上發表題為

「Light, opsins, and life: Mammalian photophysiological functions beyond image perception」

圖 1：文章來源（Neuron）

光作為基礎能量形式和感官輸入，不僅通過眼睛形成圖像以保障生存，還通過非圖像形成（NIF）功能調控晝夜節律同步、瞳孔光反射等生理過程，近年研究更發現其廣泛影響情緒、代謝、認知等多方面生理行為。哺乳動物中的視蛋白類型多樣，除視網膜的視桿、視錐和固有光敏視網膜神經節細胞（ipRGCs）外，還在腦、皮膚、脂肪組織等眼外組織表達，這些視蛋白共同參與光檢測并介導多樣 NIF 功能。

研究人員通過整合現有研究發現，視蛋白家族（OPN1-5 及 RGR、RRH 等）在視網膜、虹膜、角膜、腦、皮膚、血管、脂肪組織等多組織器官中廣泛表達。例如，OPN4 在虹膜、三叉神經節、皮膚、血管等眼外組織中均有分布，OPN5 則在角膜、皮膚、腦、脂肪細胞等部位被檢測到。這些分布揭示了光敏感 NIF 功能可能比此前認知更廣泛復雜，也為探索光對全身生理影響的機制提供了靶點。

圖 2：哺乳動物視蛋白表達概覽

研究進一步表明，光通過 NIF 功能對哺乳動物生理產生多維度調控。在晝夜節律方面，光作為主要「授時因子」，通過視網膜到下丘腦視交叉上核（SCN）的單突觸連接（經視網膜下丘腦束）實現晝夜節律光同步，ipRGC 在此過程中起關鍵作用，其缺失會導致光同步完全喪失。瞳孔光反射中，ipRGCs 通過投射至橄欖頂蓋前核（OPN）殼部介導反射，而某些夜行性哺乳動物還存在由虹膜括約肌黑視蛋白驅動的固有瞳孔光反射（iPLR）。

睡眠調控上，光既通過 SCN 影響中樞晝夜節律，也通過 ipRGC 直接投射至腹外側視前區（VLPO）等腦區實現非晝夜節律機制的睡眠調節，且光對睡眠的影響存在波長依賴性，如藍光延遲睡眠開始，綠光促進睡眠誘導。

圖 3：光介導視覺功能的直接通路和依賴于晝夜節律的間接通路

綜上，該綜述全面梳理了光與視蛋白介導的哺乳動物 NIF 功能，揭示了從視網膜到全身多組織的光感知網絡及其在生理調控中的核心作用。研究強調，這些發現對理解光與人類健康的關系具有重要意義，例如為季節性情感障礙的光療、代謝疾病的光照干預等提供了理論基礎，也為開發基于光調控的個性化健康策略指明了方向。未來研究需進一步探索晝夜與非晝夜途徑的交互作用、外周光同步的功能意義等問題，以更全面揭示光與生命的復雜互作機制。

第二篇

2025 年 6 月 6 日，中國科學技術大學薛天團隊與中國科學院昆明動物研究所姚永剛，合肥大學趙歡團隊合作在PNAS期刊上發表題為

「Light at night negatively affects mood in diurnal primate- like tree shrews via a visual pathway related to the perihabenular Nucleus」

該研究通過構建晝行性樹鼩動物模型，系統探究了長期夜間光照（LAN）暴露對靈長類近緣物種的健康威脅及其潛在視覺神經通路，發現 3 周 LAN 暴露可顯著損害樹鼩的情緒和長期記憶，且該效應通過視網膜-外側韁核（pHb）-伏隔核（NAc）的保守神經通路介導，為揭示 LAN 誘導抑郁癥的神經機制及臨床轉化提供了重要依據。

圖 4：文章來源（PNAS）

研究者首先采用定制籠具及避光巢箱對成年雄性樹鼩進行 3-4 周適應訓練，隨后設置對照組和 LAN 組，持續 3 周。行為學檢測顯示，LAN 組樹鼩的蔗糖偏好率顯著降低，對籠內新物體的探索次數和時間明顯減少，而總飲水量和日間活動量未受影響。通過皮下溫度記錄儀和活動監測進一步發現，LAN 未改變樹鼩的晝夜節律相位，僅在光照期間引起短暫活動升高，證實 LAN 可誘導抑郁樣行為而不破壞晝夜活動模式。

圖 5：樹鼩暴露于 LAN 后的抑郁樣行為表征

后續研究人員解析了視網膜到 pHb 再到 NAc 的保守神經通路，研究人員通過 CTB-555 示蹤劑和 AAV1-Cre 病毒工具進行神經環路追蹤，發現視網膜神經節細胞（RGCs）可直接投射至 pHb，且 pHb 神經元進一步支配 NAc。化學損傷 pHb 后，LAN 誘導的蔗糖偏好降低和新物體探索減少等抑郁樣行為被顯著逆轉，但長期記憶損傷未受影響，證實 pHb 是 LAN 影響情緒的關鍵腦區，而記憶損傷可能通過其他通路介導。

轉錄組分析顯示，LAN 暴露后 NAc 區域的抑郁相關基因（如 HAPLN4、NCAN、HTR1A、HTR2A）表達發生顯著改變，涉及神經周圍網形成、突觸傳遞和鈣信號通路，揭示了 LAN 誘導神經可塑性變化的分子基礎。

圖 6：樹鼩視網膜對 pHb 的投影

總之，該研究首次在晝行性靈長類近緣物種中證實 LAN 通過視網膜-pHb-NAc 視覺通路誘導抑郁樣行為，而長期記憶損傷與該通路無關，為理解人工光污染對人類情緒和認知的影響提供了跨物種的神經機制證據，并為開發針對 LAN 相關精神疾病的干預策略奠定了基礎。

第三篇

2025 年 5 月 29 日，中國科學技術大學薛天團隊在Research期刊上發表題為

「An Engineered Intravitreal Injection Retinal Pigment-Epithelium-Tropic Adeno-Associated Virus Vector Expressing a Bispecific Antibody Binding VEGF-A and ANG-2 Rescues Neovascular Age-Related Macular Degeneration in Animal Models and Patients」

該研究通過構建一種新型視網膜色素上皮（RPE）靶向的腺相關病毒（AAV）載體 XMVA09，發現其能高效表達結合血管內皮生長因子 A（VEGF-A）和血管生成素-2（ANG-2）的雙特異性抗體，在動物模型和 nAMD 患者中展現出良好的治療效果，為 nAMD 的基因治療提供了新的策略。

圖 7：文章來源（Resrarch）

研究人員利用 DNA 家族洗牌技術，對 AAV1 至 AAV13 的 capsid 基因進行隨機片段化和重組，通過在小鼠體內反復篩選 3-4 輪，獲得了具有 RPE 特異性靶向能力的 AAV-RPE capsid。將攜帶綠色熒光蛋白（GFP）的 AAV-RPE-GFP 與常用對照 AAV2.7m8-GFP 分別玻璃體內注射到 C57BL/6J 小鼠和恒河猴眼中，結果顯示 AAV-RPE-GFP 主要在 RPE 細胞中高效表達，而 AAV2.7m8-GFP 則主要在神經節細胞層表達，證實了 AAV-RPE 對 RPE 細胞的高效靶向性。

基于此，研究人員構建了由 AAV-RPE capsid 和編碼 VEGF-A/ANG-2 雙特異性抗體的轉基因有效載荷組成的 XMVA09。

圖 8：新型 AAV-RPE capsid 的篩選與靶向效率驗證

后續，研究人員在 nAMD 患者體內驗證了 XMVA09 的療效，結果顯示，XMVA09 耐受性良好，無劑量限制性或藥物相關不良事件。治療后 24 周，患者最佳矯正視力（BCVA）保持穩定，低劑量組中央視網膜厚度（CRT）降低，部分患者 BCVA 顯著改善。

圖 9：nAMD 患者用 XMVA09 治療后視網膜功能和形態的改變

總之，本文開發的 XMVA09 通過 AAV-RPE 載體實現了 RPE 細胞的特異性靶向，其表達的 VEGF-A/ANG-2 雙特異性抗體能有效抑制 CNV 進展，在動物模型和初步臨床試驗中展現出良好的療效和安全性。這一研究不僅為 nAMD 的基因治療提供了新的候選藥物，也為其他涉及 RPE 細胞的眼部疾病的基因治療提供了通用平臺。

第四篇

2025 年 5 月 24 日，中國科學技術大學薛天團隊在Current Opinion in Neurobiology期刊上發表題為

「Neural-circuit architecture underlying non-image-forming visual functions」

圖 10：文章來源（ScienceDirect）

本綜述總結了近期在解讀 NIF 視覺功能背后的神經回路機制方面取得的突破性進展。作者重點關注哺乳動物光感受器的光編碼特性、cRGC 和不同 ipRGC 亞型的大腦投射，以及它們在介導 NIF 視覺行為中的作用。新興證據闡明了基于黑視蛋白的內在光敏性、ipRGC 介導的視桿/視錐細胞輸入整合以及 cRGC 驅動的經典神經通路的獨特作用。

結語

上述研究成果集中展現了薛天團隊在光感知介導的生理調控機制、視覺功能拓展及相關疾病治療領域的系統性創新實力，通過基礎研究與應用探索的深度融合，揭示了光與視蛋白介導的哺乳動物非圖像形成視覺功能網絡、夜間光照誘導抑郁的視網膜-外側韁核-伏隔核神經通路、新型腺相關病毒載體在年齡相關性黃斑變性治療中的應用等關鍵科學問題。

這些研究不僅突破了傳統視覺功能認知邊界，開創了非侵入性視覺增強新路徑，更開發了基于光調控的生理功能干預策略，為季節性情感障礙光療、代謝疾病光照干預、年齡相關性黃斑變性基因治療等提供了精準醫學解決方案，也為探索光與生命復雜互作機制及相關疾病臨床轉化奠定了重要基礎。

參考資料：

[1] Shi et al.「Light, opsins, and life: Mammalian photophysiological functions beyond image perception.」Neuron (2025).

[2] Miao, Ying et al.「Light at night negatively affects mood in diurnal primate-like tree shrews via a visual pathway related to the perihabenular nucleus.」Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America vol. 122,23 (2025): e2411280122.

[3] Cai, Yuan et al.「An Engineered Intravitreal Injection Retinal-Pigment-Epithelium-Tropic Adeno-Associated Virus Vector Expressing a Bispecific Antibody Binding VEGF-A and ANG-2 Rescues Neovascular Age-Related Macular Degeneration in Animal Models and Patients.」Research (Washington, D.C.) vol. 8 0717. 29 May. 2025.

[4] Shen, Jiawei, and Tian Xue.「Neural-circuit architecture underlying non-image-forming visual functions.」Current opinion in neurobiology, vol. 93 103052. 24 May. 2025.

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