光敏感通道蛋白是一类通过光脉冲激活的非选择性阳离子通道蛋白，1991年首次从
莱茵衣藻中分离出ChR2后被广泛研究。其核心结构包含视黄醛发色团，可在蓝光刺激下触发阳离子跨膜流动，导致细胞膜电位去极化。该蛋白通过
病毒载体在
神经元中表达后，能实现毫秒级精度的神经活动调控，已被应用于视觉、嗅觉等多条感觉神经回路的功能解析。2023年武汉大学团队研发的VR1.0变体在视网膜退行性疾病治疗中展现出高敏感性及快动力学特性。2023年德国学者通过真菌来源的KCR2蛋白实现了植物细胞质子信号的光控研究。
ChR2型蛋白由7个跨膜螺旋构成，第7螺旋内结合视黄醛分子形成光敏感核心区域。在470nm蓝光照射时，视黄醛发生异构化导致通道构象改变，允许Na+、Ca2+等离子内流，完成光信号向电信号的转化。这种光电流持续时间约20ms，关闭时间常数约10ms，可实现神经元的高频刺激调控。
通过重组
腺相关病毒载体将ChR2基因导入特定类型神经元后，光纤植入技术能在活体动物中实现精准光刺激。该技术空间分辨率达微米级，已成功应用于嗅觉神经元的信号编码机制与
帕金森病模型的基底神经节环路研究。2024年研究证实，通过调整光脉冲频率（1-40Hz）可模拟生理性神经放电模式。
武汉大学团队开发的VR1.0蛋白在2023年临床试验中展现治疗潜力：