脑声常谈丨薛天教授团队2025年研究成果汇总

2025年，中国科学技术大学薛天教授团队在光感知、视觉修复与神经精神调控交叉领域取得一系列国际领先的突破性成果，在《Cell》、《Neuron》、《PNAS》等顶级期刊连续发表多篇高水平论文，不仅拓展了人类视觉能力边界，更深入揭示了光污染如何通过特定神经环路诱发抑郁，为精神疾病的非药物干预提供了全新思路。

实现人类近红外“色觉”感知

2025年5月22日，中国科学技术大学生命科学与医学部和合肥微尺度物质科学国家研究中心薛天、马玉乾团队，工程科学学院龚兴龙/王胜团队，复旦大学化学系张凡团队等共通讯在Cell杂志发表了“Near-infrared spatiotemporal color vision in humans enabled by upconversion contact lenses”，揭示了“上转换隐形眼镜”实现人类近红外时空彩色视觉。

人类因视蛋白的热力学物理限制无法感知红外光，但实现裸眼探测不可见的多光谱红外光具有重要应用价值。

本研究开发了一种可穿戴近红外上转换隐形眼镜（UCLs），具备优良的光学性能、亲水性、柔韧性和生物相容性。实验表明，佩戴UCL的小鼠能识别近红外光的时间与空间信息并据此做出行为决策；人类受试者佩戴后亦能分辨近红外光的时序编码与空间图像。尤为突破的是，团队进一步研制出三色上转换隐形眼镜（tUCLs），使人类能够区分多种近红外波段，并将其感知为红、绿、蓝三原色，首次实现裸眼近红外时空彩色视觉。

该研究展示了高分子可穿戴材料在非侵入式红外视觉增强中的巨大潜力，为人类拓展感官维度、感知并传递红外光的时间、空间与色彩信息开辟了全新路径。

意义：入选 2025年度“中国生命科学十大进展”，推动视觉增强技术从科幻走向现实。

文章来源

DOI: 10.1016/j.cell.2025.04.019

眼睛是窗口，大脑才是光的指挥中心

2025年5月24日，中国科学技术大学薛天团队在Current Opinion in Neurobiology杂志发表了“Neural-circuit architecture underlying non-image-forming visual functions”，揭示了非成像视觉功能的神经环路架构。

感知并响应环境信号是生存与认知的基础。光作为最古老而强大的环境线索之一，已在地球上塑造生命长达数十亿年。在哺乳动物中，光信息主要由视网膜感光细胞视杆细胞、视锥细胞和内在光敏性视网膜神经节细胞（ipRGCs）所捕获。其中，视杆与视锥细胞负责成像视觉，而进化上更为古老的非成像视觉功能（如昼夜节律光同步、瞳孔对光反射，以及光对代谢、情绪和神经发育的调控）则被保留并精细扩展。

尽管人类及模式生物中的非成像视觉功能已有部分解析，但光如何通过神经环路协调多种行为的机制仍不完整。近年来，随着ipRGCs的发现和系统神经科学工具的进步，在以下三个领域取得关键突破：

（1）感光细胞对光信息的编码机制；

（2）视网膜至脑区投射通路；

（3）中枢介导光调控生理功能的神经机制。

这些进展逐步揭示了非成像视觉功能与其“眼–脑”神经环路之间的因果关系。本综述系统总结上述三大领域的突破性成果，并指出当前亟待解决的核心科学问题。

意义：阐明NIF神经环路不仅深化了对“光如何塑造生命节律与心理健康”的理解，也为光疗、健康照明设计及抑郁症、睡眠障碍等疾病的非药物干预提供了精准靶点。

文章来源

https://doi.org/10.1016/j.conb.2025.103052

AAV精准送药到“眼底工厂”

2025 年 5 月 29 日，中国科学技术大学薛天教授研究团队在Research杂志发表了“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”，揭示了新型AAV精准靶向RPE，双抗VEGF/ANG-2逆转湿性黄斑变性。

本研究开发了一种新型视网膜色素上皮（RPE），通过玻璃体腔注射实现RPE靶向、高效且安全的基因表达。该载体递送一种同时靶向VEGF和ANG-2的双特异性抗体，在啮齿类和非人灵长类脉络膜新生血管模型中均展现出强效抗血管生成作用和良好耐受性。

基于此，研究团队开展了研究者发起的单中心、单臂临床试验（ChiCTR2400085329），首次在新生血管性年龄相关性黄斑变性（nAMD）患者中验证该疗法的安全性与有效性，单次治疗可有效抑制疾病进展，且安全性良好。

该工作不仅为nAMD提供了一种有望替代频繁眼内注射的长效基因治疗新策略，其RPE靶向AAV平台亦具备拓展应用于其他RPE相关眼病的潜力。

意义：有望替代频繁眼内注射的长效基因治疗新策略。

文章来源

https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12120248/

夜间光照致抑郁的保守神经通路

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期刊上发表了“Light at night negatively affects mood in diurnal primate-like tree shrews via a visual pathway related to the perihabenular Nucleus”，揭示了夜间光照通过外侧缰核周边核相关视觉通路损害昼行性灵长类近缘动物树鼩的情绪。

为深入探究夜间长期光照（LAN）对健康的潜在威胁及其神经机制，研究团队采用与灵长类亲缘关系密切的昼行性动物模型中缅树鼩，对其实施为期3周的前半夜LAN暴露。

结果显示，LAN显著诱发抑郁样行为并损害长期记忆，但未扰乱日常活动节律，表明其影响具有功能特异性。通过神经环路追踪，研究首次在树鼩中发现视网膜直接投射至外侧缰核周边区（pHb），而pHb进一步支配伏隔核（NAc）；功能验证表明，pHb对LAN诱导的情绪障碍至关重要，但不参与记忆损伤。转录组分析进一步揭示，LAN暴露后NAc区域多个抑郁症相关基因（如HTR1ANCAN）表达发生显著改变，提示存在持久的分子重塑。

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综上，该研究揭示了一条“视网膜→pHb→NAc”的保守视觉通路介导LAN诱发的抑郁样行为，为理解光污染对人类情绪健康的危害提供了高度可转化的神经生物学证据。

意义：首次在接近人类的昼行性模型中证实光污染致郁机制，为城市照明政策与抑郁症预防提供科学依据。

文章来源

https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12167994/

光与生命调控的全景图

2025年 6 月 16 日，中国科学技术大学薛天教授研究团队在Neuron杂志发表了“Light, opsins, and life: Mammalian photophysiological functions beyond image perception”，揭示了光、视蛋白与生命：超越成像感知的哺乳动物光生理功能。

光作为一种基本的能量形式和感官输入，深刻塑造了地球上的生命形态。在哺乳动物中，通过眼睛感知光线以形成图像（成像视觉，IF）对生存至关重要。然而，除了成像视觉之外，光还介导多种非成像视觉（NIF），例如昼夜节律的光同步和瞳孔对光反射。

近年来的研究进一步表明，光还能广泛影响多种生理与行为过程，包括情绪、代谢、认知、痛觉、睡眠以及神经发育。哺乳动物中主要的感光蛋白：视蛋白（opsins）不仅表达于视网膜中的视杆细胞、视锥细胞和内在光敏性视网膜神经节细胞（ipRGCs），还存在于眼外组织，如大脑、皮肤和脂肪组织中。这些位于眼部及眼外组织的视蛋白共同参与光信号的检测并协同介导多样的非成像视觉功能。

本综述聚焦于光对哺乳动物的非成像视觉效应，重点阐述其对生理功能的调控作用以及相关光感受器和神经环路所扮演的角色。同时，本文也强调了这些发现对人类健康的重要启示，呼吁深入、全面地理解“光与生命”之间的相互作用。

意义：

• 全面梳理哺乳动物中非成像光感知（NIF）功能；

• 揭示视蛋白（OPN1-5等）广泛分布于脑、皮肤、脂肪等外周组织；

• 阐明光对昼夜节律、睡眠、情绪、代谢、认知的多维调控；

• 提出“全身光感知网络”概念，为光疗、个性化健康干预奠定理论基础。

文章来源

10.1016/j.neuron.2025.05.025

开发快速抗抑郁新药 TMU4142

2025年11月12日，中国科学技术大学曹灿教授、薛天教授以及天津医科大学陈贺教授在《Cell》杂志发表了“Pathway-selective 5-HT1AR agonist as a rapid antidepressant strategy”，揭示了选择性5-HT1AR激动剂作为快速抗抑郁策略。

突触前5-HT₁A受体（自受体）主要通过Gi3蛋白介导负反馈抑制，削弱传统抗抑郁药的疗效；而突触后5-HT₁A受体（异受体）则主要偶联Go蛋白促进抗抑郁效应。然而，如何在激活异受体的同时避免自受体引发的负反馈，一直是药物研发的重大挑战。

本研究系统解析了5-HT₁A受体与三种不同Gi/o家族G蛋白（GoA、Gi3、Gz）及六种激动剂形成的复合物结构，并结合功能分析揭示了该受体识别不同激动剂的分子模式及其对Gi/o亚型信号通路的选择性机制。基于此，研究团队理性设计出一种通路选择性激动剂TMU4142：它能高效激活GoA通路，同时显著减少对Gi3的激活。

在抑郁症小鼠模型中，TMU4142表现出快速起效的抗抑郁样作用。这些结果表明：利用自受体与异受体下游Gi/o信号通路的差异（Gi3 vs. GoA），可实现功能分离，为开发快速、高效、低副作用的新型抗抑郁药物提供了全新策略和先导化合物。

意义：本研究通过解析5-HT1A受体与不同G蛋白的结构与信号选择性，成功设计出高选择性GoA激动剂TMU4142，可绕过自受体负反馈、快速发挥抗抑郁作用，为开发起效快、副作用小的新型抗抑郁药提供了全新策略和先导分子。

文章来源

10.1016/j.cell.2025.10.022

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