继 Cell 后，中国科大薛天团队 Neuron、PNAS 等期刊连发四篇论文

来源：丁香学术

近年来，光感知介导的生理调控机制、视觉功能拓展及相关疾病治疗领域取得显著进展。2025 年 5 月 22 日，中国科学技术大学薛天团队在Cell在线发表突破性研究，首次实现人类近红外时空色觉感知，为非侵入性视觉增强开辟新路径。

继此之后，团队于 2025 年 5 月至 6 月期间，相继在Neuron、PNAS、Current Opinion in Neurobiology、Research等国际权威期刊发表 4 篇高质量研究论文。这些研究全面覆盖神经回路机制、基因治疗策略、光调控情绪病理及光生理功能网络等前沿领域，展现了团队在光-神经-生理交互作用研究中的系统性突破。

第一篇

2025 年 6 月 16 日，中国科学技术大学薛天团队在Neuron期刊上发表题为

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

图 1：文章来源（Neuron）

光作为基础能量形式和感官输入，不仅通过眼睛形成图像以保障生存，还通过非图像形成（NIF）功能调控昼夜节律同步、瞳孔光反射等生理过程，近年研究更发现其广泛影响情绪、代谢、认知等多方面生理行为。哺乳动物中的视蛋白类型多样，除视网膜的视杆、视锥和固有光敏视网膜神经节细胞（ipRGCs）外，还在脑、皮肤、脂肪组织等眼外组织表达，这些视蛋白共同参与光检测并介导多样 NIF 功能。

研究人员通过整合现有研究发现，视蛋白家族（OPN1-5 及 RGR、RRH 等）在视网膜、虹膜、角膜、脑、皮肤、血管、脂肪组织等多组织器官中广泛表达。例如，OPN4 在虹膜、三叉神经节、皮肤、血管等眼外组织中均有分布，OPN5 则在角膜、皮肤、脑、脂肪细胞等部位被检测到。这些分布揭示了光敏感 NIF 功能可能比此前认知更广泛复杂，也为探索光对全身生理影响的机制提供了靶点。

图 2：哺乳动物视蛋白表达概览

研究进一步表明，光通过 NIF 功能对哺乳动物生理产生多维度调控。在昼夜节律方面，光作为主要「授时因子」，通过视网膜到下丘脑视交叉上核（SCN）的单突触连接（经视网膜下丘脑束）实现昼夜节律光同步，ipRGC 在此过程中起关键作用，其缺失会导致光同步完全丧失。瞳孔光反射中，ipRGCs 通过投射至橄榄顶盖前核（OPN）壳部介导反射，而某些夜行性哺乳动物还存在由虹膜括约肌黑视蛋白驱动的固有瞳孔光反射（iPLR）。

睡眠调控上，光既通过 SCN 影响中枢昼夜节律，也通过 ipRGC 直接投射至腹外侧视前区（VLPO）等脑区实现非昼夜节律机制的睡眠调节，且光对睡眠的影响存在波长依赖性，如蓝光延迟睡眠开始，绿光促进睡眠诱导。

图 3：光介导视觉功能的直接通路和依赖于昼夜节律的间接通路

综上，该综述全面梳理了光与视蛋白介导的哺乳动物 NIF 功能，揭示了从视网膜到全身多组织的光感知网络及其在生理调控中的核心作用。研究强调，这些发现对理解光与人类健康的关系具有重要意义，例如为季节性情感障碍的光疗、代谢疾病的光照干预等提供了理论基础，也为开发基于光调控的个性化健康策略指明了方向。未来研究需进一步探索昼夜与非昼夜途径的交互作用、外周光同步的功能意义等问题，以更全面揭示光与生命的复杂互作机制。

第二篇

2025 年 6 月 6 日，中国科学技术大学薛天团队与中国科学院昆明动物研究所姚永刚，合肥大学赵欢团队合作在PNAS期刊上发表题为

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

该研究通过构建昼行性树鼩动物模型，系统探究了长期夜间光照（LAN）暴露对灵长类近缘物种的健康威胁及其潜在视觉神经通路，发现 3 周 LAN 暴露可显著损害树鼩的情绪和长期记忆，且该效应通过视网膜-外侧缰核（pHb）-伏隔核（NAc）的保守神经通路介导，为揭示 LAN 诱导抑郁症的神经机制及临床转化提供了重要依据。

图 4：文章来源（PNAS）

研究者首先采用定制笼具及避光巢箱对成年雄性树鼩进行 3-4 周适应训练，随后设置对照组和 LAN 组，持续 3 周。行为学检测显示，LAN 组树鼩的蔗糖偏好率显著降低，对笼内新物体的探索次数和时间明显减少，而总饮水量和日间活动量未受影响。通过皮下温度记录仪和活动监测进一步发现，LAN 未改变树鼩的昼夜节律相位，仅在光照期间引起短暂活动升高，证实 LAN 可诱导抑郁样行为而不破坏昼夜活动模式。

图 5：树鼩暴露于 LAN 后的抑郁样行为表征

后续研究人员解析了视网膜到 pHb 再到 NAc 的保守神经通路，研究人员通过 CTB-555 示踪剂和 AAV1-Cre 病毒工具进行神经环路追踪，发现视网膜神经节细胞（RGCs）可直接投射至 pHb，且 pHb 神经元进一步支配 NAc。化学损伤 pHb 后，LAN 诱导的蔗糖偏好降低和新物体探索减少等抑郁样行为被显著逆转，但长期记忆损伤未受影响，证实 pHb 是 LAN 影响情绪的关键脑区，而记忆损伤可能通过其他通路介导。

转录组分析显示，LAN 暴露后 NAc 区域的抑郁相关基因（如 HAPLN4、NCAN、HTR1A、HTR2A）表达发生显著改变，涉及神经周围网形成、突触传递和钙信号通路，揭示了 LAN 诱导神经可塑性变化的分子基础。

图 6：树鼩视网膜对 pHb 的投影

总之，该研究首次在昼行性灵长类近缘物种中证实 LAN 通过视网膜-pHb-NAc 视觉通路诱导抑郁样行为，而长期记忆损伤与该通路无关，为理解人工光污染对人类情绪和认知的影响提供了跨物种的神经机制证据，并为开发针对 LAN 相关精神疾病的干预策略奠定了基础。

第三篇

2025 年 5 月 29 日，中国科学技术大学薛天团队在Research期刊上发表题为

「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」

该研究通过构建一种新型视网膜色素上皮（RPE）靶向的腺相关病毒（AAV）载体 XMVA09，发现其能高效表达结合血管内皮生长因子 A（VEGF-A）和血管生成素-2（ANG-2）的双特异性抗体，在动物模型和 nAMD 患者中展现出良好的治疗效果，为 nAMD 的基因治疗提供了新的策略。

图 7：文章来源（Resrarch）

研究人员利用 DNA 家族洗牌技术，对 AAV1 至 AAV13 的 capsid 基因进行随机片段化和重组，通过在小鼠体内反复筛选 3-4 轮，获得了具有 RPE 特异性靶向能力的 AAV-RPE capsid。将携带绿色荧光蛋白（GFP）的 AAV-RPE-GFP 与常用对照 AAV2.7m8-GFP 分别玻璃体内注射到 C57BL/6J 小鼠和恒河猴眼中，结果显示 AAV-RPE-GFP 主要在 RPE 细胞中高效表达，而 AAV2.7m8-GFP 则主要在神经节细胞层表达，证实了 AAV-RPE 对 RPE 细胞的高效靶向性。

基于此，研究人员构建了由 AAV-RPE capsid 和编码 VEGF-A/ANG-2 双特异性抗体的转基因有效载荷组成的 XMVA09。

图 8：新型 AAV-RPE capsid 的筛选与靶向效率验证

后续，研究人员在 nAMD 患者体内验证了 XMVA09 的疗效，结果显示，XMVA09 耐受性良好，无剂量限制性或药物相关不良事件。治疗后 24 周，患者最佳矫正视力（BCVA）保持稳定，低剂量组中央视网膜厚度（CRT）降低，部分患者 BCVA 显著改善。

图 9：nAMD 患者用 XMVA09 治疗后视网膜功能和形态的改变

总之，本文开发的 XMVA09 通过 AAV-RPE 载体实现了 RPE 细胞的特异性靶向，其表达的 VEGF-A/ANG-2 双特异性抗体能有效抑制 CNV 进展，在动物模型和初步临床试验中展现出良好的疗效和安全性。这一研究不仅为 nAMD 的基因治疗提供了新的候选药物，也为其他涉及 RPE 细胞的眼部疾病的基因治疗提供了通用平台。

第四篇

2025 年 5 月 24 日，中国科学技术大学薛天团队在Current Opinion in Neurobiology期刊上发表题为

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

图 10：文章来源（ScienceDirect）

本综述总结了近期在解读 NIF 视觉功能背后的神经回路机制方面取得的突破性进展。作者重点关注哺乳动物光感受器的光编码特性、cRGC 和不同 ipRGC 亚型的大脑投射，以及它们在介导 NIF 视觉行为中的作用。新兴证据阐明了基于黑视蛋白的内在光敏性、ipRGC 介导的视杆/视锥细胞输入整合以及 cRGC 驱动的经典神经通路的独特作用。

结语

上述研究成果集中展现了薛天团队在光感知介导的生理调控机制、视觉功能拓展及相关疾病治疗领域的系统性创新实力，通过基础研究与应用探索的深度融合，揭示了光与视蛋白介导的哺乳动物非图像形成视觉功能网络、夜间光照诱导抑郁的视网膜-外侧缰核-伏隔核神经通路、新型腺相关病毒载体在年龄相关性黄斑变性治疗中的应用等关键科学问题。

这些研究不仅突破了传统视觉功能认知边界，开创了非侵入性视觉增强新路径，更开发了基于光调控的生理功能干预策略，为季节性情感障碍光疗、代谢疾病光照干预、年龄相关性黄斑变性基因治疗等提供了精准医学解决方案，也为探索光与生命复杂互作机制及相关疾病临床转化奠定了重要基础。

参考资料：

[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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