约翰霍普金斯医学院的神经科学家相信，他们已经找到了一个持续了30年的生物学谜题的解决方案。他们使用基因工程小鼠来确定光感蛋白视紫红质基因中的一个突变如何导致先天性常驻性夜盲症。这种情况自出生时就存在。根据5月14日发表于《国家科学院院刊》的研究，视紫红质基因突变G90D会导致在低光环境下视力差。该突变导致异常的背景电活动，使眼睛的杆细胞失去敏感性，而杆细胞负责夜间视觉，从而导致夜盲症。研究的作者认为，确定这种异常的电活动可能会导致潜在的治疗干预目标。理解这些电事件还可以帮助科学家更多地了解眼睛的杆细胞和锥细胞是如何发挥作用的。根据约翰霍普金斯大学医学院神经科学系的教授姚金辉博士的说法，研究是由姚及博士后研究员柴祖银共同进行的。姚解释说，视紫红质中的G90D突变会产生背景电噪声，使杆细胞失去敏感性，但这种“噪声”的确切性质及其分子来源在近30年内仍未解决。他表示：“我们能够借助具有极低G90D视紫红质表达水平的小鼠模型，帮助解决这种疾病的机制。”研究人员比较了基因工程小鼠中G90D的低表达水平。作者发现，夜盲症人类患者中G90D的水平可能是由于其不寻常的电活动（低幅度但极高频率）而导致疾病的主要原因。除了这种不寻常的电噪音，视紫红质还会产生自发热异构化，即视紫红质分子内部的热能触发随机激活。
研究人员发现，G90D视紫红质的自发异构化速率显著高于正常视紫红质，但对杆细胞适应性的影响不足以在人体中引起夜盲症。杆细胞通常对光非常敏感，但在夜盲症患者中，它们难以准确检测光变化，且在黑暗中效果不佳。因此，夜盲症患者在低光条件下需要更亮的光以便能够看见。尽管研究人员多年来对G90D突变有所了解，但仍未能完全理解其机制。夜盲症的原因难以确定，因为以前具有相同突变的小鼠模型背景噪声水平高，导致的效果与背景光相似，鼠标杆细胞迅速适应。这使得研究人员难以准确测量突变信号的效果。为了解决这个问题，约翰霍普金斯医学院的科学家对小鼠进行了基因修饰，使其G90D的表达水平降至正常鼠类种群的0.1%。这一调整使研究人员能够区分小鼠中各种类型的活动。科学家们观察到，具有G90D突变的视网膜杆细胞的反应就好像几乎没有背景光存在。他们使用高分辨率的方法测量小鼠视网膜中单个杆细胞的电活动。这是通过使用一种超微小的玻璃移液管实现的，移液管中填充了能够导电的生理盐水，以便接触杆细胞。根据姚的说法，所使用的技术称为吸引式移液管记录，使他们能够以如此高的分辨率记录活动，以至于实际上可以看到视紫红质分子异构化等单个事件。
G90D是与夜盲症相关的四个视紫红质突变之一。首席研究员柴祖银建议，下一步将确定其他视紫红质突变T94I、A292E和A295V如何导致这种病症。
柴解释说：“导致G90D夜盲症的机制在其他导致这种情况的三种视紫红质突变中可能是相似的。”
研究团队的其他成员包括约翰霍普金斯大学的叶雅晴、丹尼尔·西尔弗曼和兰道尔·里德，以及南加州大学的凯西·罗斯、阿拉娜·马杜拉和珍妮·陈。
本研究得到了国家卫生研究院资助的EY006837号拨款、来自葡萄牙的安东尼奥·尚帕利马德视觉奖、约翰霍普金斯大学多光子成像核心的资助、约翰霍普金斯大学医学院的丹尼尔·纳瑟斯科学创新奖，以及阿诺德和梅布尔·贝克曼基金会的贝克曼-阿尔吉罗斯视觉奖的资助。
