光遗传学（Optogenetics）是一项能够以毫秒级时间精度精确控制神经元活动的技术。然而，这种技术需要对脑组织进行光学操作，这在实际应用中面临诸多挑战，主要是蓝光难以透过整体生物体。因此，通常需要借助昂贵且专用的设备，如定制蓝光源配光纤或双光子成像系统来实现光的传输。此外，由于光遗传学要求植入侵入性设备并提供足够的功率，其在临床实践中推广存在困难。

相比之下，化学遗传学（Chemogenetics）中的“仅由设计药物激活的设计受体”（DREADDs）提供了一种强大的工具，可以远程并瞬时调控细胞活性，而不需要特殊设备。氯氮平-N-氧化物（Clozapine-N-oxide，CNO）在体内代谢后形成的氯氮平是DREADDs的体内激活剂，然而，由于氯氮平与多种受体具有高亲和力，它可能引发行为抑制和潜在的粒细胞缺乏症等副作用。因此，在人体中作为DREADDs激活剂的氯氮平使用时可能会产生不良反应。此外，CNO在体内的代谢动力学显示其对细胞活性的影响通常在给药后2-3小时达到峰值，这一过程较长且难以控制，从而限制了它在临床紧急情况下的应用潜力，例如癫痫发作的控制。

为了解决这一问题，开发一种快速且可控的生理功能调控方法显得尤为重要。2024年12月31日，湖北医药学院附属太和医院的柯昌斌教授以及北京天坛医院神经外科的涂文军副研究员、华中农业大学的曹罡教授和华中科技大学同济医学院附属同济医院的项红兵主任医师联合在ProteinCell期刊（IF=136）上发表了题为“A minimally invasive, fast on/off 'Odorgenetic' method to manipulate physiology”的研究成果，该研究提出了一种基于气味遗传学（Odorgenetic）的创新方法。

该研究核心在于果蝇的气味受体35a（OR35a）与共受体Orco结合而形成的异源四聚体，从而构成典型的配体门控阳离子通道。2-戊酮（2-pentanone）作为该通道的天然配体，能够特异性激活这一受体系统。作者设计的气味受体系统（DORs），即OR35a和Orco的复合体，可以通过吸入2-戊酮在分钟级时间尺度上有效调控生理过程和啮齿动物行为。该创新方法具备易操作性和微创性的优势。由于2-戊酮的安全性、易获取性及经济性，这种“气味遗传学”方法在临床治疗中展现出巨大的应用潜力。

人为的模型和实验验证也表明DORs系统通过吸入2-戊酮能迅速激活，与细胞内钙离子的流入及膜去极化相关，进一步调控生理过程。本研究显示，DORs能够通过调节中央杏仁核（CeA）中GABA能神经元的活动来影响啮齿动物的捕食行为，并验证其在骨骼肌收缩和胰岛β细胞释放胰岛素方面的效用。

在现代临床实践中，许多疾病的发生都是由于细胞活动及功能的变化引发的，例如抑郁症、帕金森病及糖尿病等。通过调节影响生理功能的分子过程，不仅可以为这些疾病的治疗提供重要的方法，还能帮助深入理解其细胞及生理基础。安全性、有效性和易用性是针对新临床应用的重要前提。在该研究中，作者设计的“气味遗传学”系统可通过吸入特异性激活，从而为各种生理过程调控提供了可行的解决方案。

随着研究的深入，未来有望开发出更多基于不同气味配体的“气味遗传学”方法，以及设计一系列调控性“气味遗传学”工具，从而实现对各种组织或同一器官不同区域的精准调控。这将为科学研究和临床应用提供新的视角，推动生物医疗领域的发展。

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