用于治療盆底神經源性病癥的組合物和方法交叉引用本申請要求2012年2月21日提交的美國臨時專利申請No.61/601,298的權益，該臨時申請以全文引用的方式并入本文中。技術領域本申請涉及通過使用能夠選擇性改變使負責泌尿、直腸和性功能的肌肉和器官受神經支配的神經細胞的膜電位的穩定表達的光響應性視蛋白來治療個體的盆底神經源性病癥的方法，所述盆底神經源性病癥包括膀胱功能障礙、大便失禁和性功能障礙。發明背景“光遺傳學”是指用于控制活組織、甚至自由移動的哺乳動物和其它動物內的靶向細胞中的特定事件的遺傳學和光學方法的組合，其中時間精度(毫秒時間尺度)是為匹配功能完整的生物系統所需。光遺傳學的特點是通過使用特異性靶向機制將快速光響應性離子通道和/或泵蛋白引入靶神經元細胞的質膜，其允許暫時地精確操縱神經元膜電位，同時保持細胞類型解析(參見例如美國專利申請公開No.2007/0054319、No.2009/0093403和No.2010/0145418以及國際專利申請公開號WO2009/131837和WO2007/024391)。在短短幾年中，光遺傳學領域已經推動了關于特定細胞類型如何促進體內生物組織功能(包括骨骼肌和平滑肌與負責其神經支配的神經元之間的相互作用)的基礎科學理解。尿失禁，即不能維持排尿的自主控制，它是一種在世界范圍內影響數百萬男性和女性的病狀。排尿的控制是一個復雜的生理過程，其包括神經反射通路，一些具有中樞神經系統控制、平滑肌和隨意肌以及激素作用并且一些沒有。(參見DeGroat,1997,Urology50[增刊6A]:36-52的綜述)。很大一部分的尿失禁至少部分具神經源性。臨床術語“膀胱過度活動癥”一般用于指代任何形式的失禁，其特征在于完全或偶發性的排尿頻率或尿意增加，并且其中自主控制喪失的范圍為部分至全部。“急迫性尿失禁”是與突然和強烈的尿意相關的非自主尿液流失。急迫性尿失禁經常與逼尿肌的非自主(不受抑制)收縮的尿動力學研究結果相關，所述逼尿肌提供從膀胱中排出尿液的主要動力。具有不受抑制的逼尿肌的患者中的一大部分具有某種神經功能缺損，在這種情況下臨床術語為“逼尿肌反射亢進”(DH)。與逼尿肌反射亢進(DH)相關的常見神經病癥是帕金森氏病(Parkinson'sdisease)、中風、糖尿病、多發性硬化(MS)和周圍神經病變。另外，遭受創傷性脊髓損傷的個體通常經歷與DH相關的癥狀。尿道外括約肌還可受脊髓損傷影響，從而導致被稱為“協同失調”的病狀。協同失調涉及當膀胱收縮時尿道括約肌不能松弛，其包括響應于膀胱排空的主動收縮，阻止尿液流過尿道并導致膀胱的不完全排空和尿液“回流”至腎臟中。對于逼尿肌反射亢進和尿道外括約肌協同失調的一些治療依賴于電神經刺激。這種治療方式依賴于使用相鄰待刺激的神經/肌肉定位的電極。用電脈沖激活電極可刺激鄰近的神經，從而導致受所述神經支配的肌肉的收縮。然而，電極是非選擇性的并且會刺激處在其電場內的每個組織和細胞類型。因此，目前的神經刺激方法和裝置不能在細胞類型特異性下局部作用于調節負責與逼尿肌反射亢進和尿道外括約肌協同失調相關的癥狀的肌肉和神經。骶神經前根電刺激(SARS，FinetechMedicalLimited)是用于恢復具有持續脊髓損傷的患者的膀胱功能的神經刺激裝置。SARS需要骶神經根切斷術以預防DH/DSD，導致性功能喪失。另外，骶神經根切斷術進一步破壞了下泌尿道的傳入途徑，導致膀胱反射消失或膀胱收縮喪失。結果是，需要手術后電刺激來激活逼尿肌。然而，同時，電極也激活尿道外括約肌，這是因為支配括約肌的神經大于支配逼尿肌的神經并且因此首先募集。因為括約肌的橫紋肌相比于逼尿肌的平滑肌更快速地松弛，所以已經受了SARS的個體體驗到短暫時間的刺激后排空。然而，除了前述性功能喪失之外，SARS經常導致非常高的膀胱壓力，這可能造成短期膀胱輸尿管反流并且與腎衰竭長期相關。用于逼尿肌反射亢進和尿道外括約肌協同失調的其它目前治療包括永久性或間歇性自我導尿聯合抗蕈毒堿劑(例如奧昔布寧(oxybutynin)或托特羅定(tolterodine))、使用α-阻斷劑、向尿道外括約肌注射肉毒桿菌毒素(BotulinumToxin)(例如，(Allergan)或(Ipsen))、尿道外括約肌的球囊擴張以及使用尿道支架。然而，所有這些治療都具有相當大的缺點，包括需要頻繁的重復治療(在間歇性導管插入和肉毒桿菌毒素施用的情況下)、泌尿道感染增加(導管插入、支架、球囊擴張)、敗血病發生率增加(球囊擴張)以及鱗狀細胞癌易感性增加(導管插入)。另一種盆底病癥大便失禁是一種由于腸控制減少而導致糞便非自主性排出或泄露的病狀。不同程度的大便失禁被認為是許多因素造成的結果，包括肛門括約肌的功能障礙或損傷、盆底功能障礙或直腸順應性降低。肛門直腸區域的神經供應是軀體性和自主性的。淺會陰神經(陰部神經的分支)向會陰以及肛管粘膜提供感覺纖維。肛門外括約肌從直腸下神經(又名痔下神經，陰部神經的分支)接收其運動神經供應。如同泌尿功能障礙的治療一樣，對于大便失禁的一些治療依賴于對控制肛門括約肌的肌肉并試圖恢復個體的節制的神經進行電刺激。其它的手術治療如結腸造口術也是常見的。然而，所有這些方法都具有相當大的實際缺點和并發癥。性功能障礙包含各種弊病，包括勃起功能障礙、性高潮功能障礙、早泄和缺乏潤滑。性功能障礙困擾著女性和男性，并且可能是終身的或后天的。性功能障礙具有許多生理學和心理學原因，并且在許多患者中病癥可能是多因素的。原因包括基本上屬于神經源性的若干原因。例如，支配陰莖和陰蒂的自主神經系統所用的途徑的損傷可能中斷由中樞神經系統發起的性喚起。軀體神經途徑(即，與感覺或運動相關的任何神經)的病變(例如，損傷、感染或疾病)可能損害發生反射的性功能(即，對刺激的非自主、本能生理反應)并且可能中斷維持性喚起所需的觸覺。另外，取決于病變的位置和嚴重程度，脊髓病變可能產生不同程度的性功能障礙。目前，還沒有精確靶向神經細胞和相關肌肉/器官的良好的長效、具成本效益或有臨床意義的療法，所述神經細胞和相關肌肉/器官在具有與盆底神經源性病癥相關的癥狀的個體中造成有可能產生更多的生理上正常排尿、腸控制和性功能的這些缺陷。在本說明書通篇中，參考了出版物(例如，科學文章)、專利申請、專利等，其全部以全文引用的方式并入本文中。

技術實現要素：
本文提供通過使用能夠對支配膀胱肌肉的神經元、支配尿道外括約肌的神經元、支配肛門外括約肌的神經元、支配負責直腸收縮的肌肉的神經元和/或支配生殖器的神經元進行超極化或去極化的穩定表達的光響應性視蛋白來治療個體的膀胱功能障礙、大便失禁和性功能障礙的方法，其中超極化或去極化誘發的神經元突觸耗竭誘導受所述神經元支配的肌肉的松弛，并且神經元的去極化誘導受所述神經元支配的肌肉的收縮。在一些實施方案中，可通過活化在神經元中表達的一種或多種光響應性視蛋白來誘導逼尿肌收縮和尿道外括約肌松弛以允許排尿。在一些實施方案中，可通過活化在神經元中表達的一種或多種光響應性視蛋白來誘導逼尿肌松弛和尿道外括約肌收縮以允許儲尿。在一些實施方案中，可通過活化在神經元中表達的一種或多種光響應性視蛋白來誘導肛門外括約肌收縮以允許糞便儲存。在一些實施方案中，可通過活化在神經元中表達的一種或多種光響應性視蛋白來誘導肛門外括約肌松弛以允許排便。此外，可另外通過活化在神經元中表達的一種或多種光響應性視蛋白而誘導的負責直腸收縮的肌肉的同時收縮來促進排便。在一些實施方案中，可通過增加負責生殖器的肌肉和器官的神經支配的神經元的去極化來治療性功能障礙。因此，在一些方面，本文提供用于治療有需要的個體的膀胱功能障礙的方法，所述方法包括：向所述個體施用有效量的包含編碼光響應性視蛋白的核苷酸序列的多核苷酸，其中所述視蛋白表達于在所述個體中負責逼尿肌神經支配的神經元群體和/或負責尿道外括約肌神經支配的神經元群體的質膜上，其中所述視蛋白響應于光而誘導表達視蛋白的神經元的超極化，由此負責逼尿肌神經支配的神經元的超極化允許尿液儲存在膀胱中并且負責尿道外括約肌神經支配的神經元的超極化允許從膀胱中排空尿液，其中所述多核苷酸包含編碼光響應性視蛋白的核苷酸序列，所述光響應性視蛋白包含與SEQIDNO:1中所示的序列具有至少95％同一性的序列、ER輸出信號和膜運輸信號。在一些方面，本文提供用于治療有需要的個體的膀胱功能障礙的方法，所述方法包括：向所述個體施用有效量的包含編碼光響應性視蛋白的核苷酸序列的多核苷酸，其中所述視蛋白表達于在所述個體中負責逼尿肌神經支配的神經元群體和/或負責尿道外括約肌神經支配的神經元群體的質膜上，其中所述視蛋白響應于光而誘導表達視蛋白的神經元的超極化，由此負責逼尿肌神經支配的神經元的超極化允許尿液儲存在膀胱中并且負責尿道外括約肌神經支配的神經元的超極化允許從膀胱中排空尿液，其中所述多核苷酸包含編碼光響應性視蛋白的核苷酸序列，所述光響應性視蛋白包含與SEQIDNO:23中所示的序列具有至少95％同一性的序列、ER輸出信號和膜運輸信號。在一些方面，本文提供用于治療有需要的個體的膀胱功能障礙的方法，所述方法包括：向所述個體施用有效量的包含編碼光響應性視蛋白的核苷酸序列的多核苷酸，其中所述視蛋白表達于在所述個體中負責逼尿肌神經支配的神經元群體和/或負責尿道外括約肌神經支配的神經元群體的質膜上，其中所述視蛋白響應于光而誘導表達視蛋白的神經元的超極化，由此負責逼尿肌神經支配的神經元的超極化允許尿液儲存在膀胱中并且負責尿道外括約肌神經支配的神經元的超極化允許從膀胱中排空尿液，其中所述多核苷酸包含編碼光響應性視蛋白的核苷酸序列，所述光響應性視蛋白包含與SEQIDNO:4中所示的序列具有至少95％同一性的序列、ER輸出信號和膜運輸信號。在其它方面，本文提供用于治療有需要的個體的膀胱功能障礙的方法，所述方法包括：向所述個體施用有效量的包含編碼光響應性視蛋白的核苷酸序列的多核苷酸，其中所述視蛋白表達于在所述個體中負責逼尿肌神經支配的神經元群體和/或負責尿道外括約肌神經支配的神經元群體的質膜上，其中所述視蛋白能夠響應于光而誘導表達視蛋白的神經元的去極化誘發性突觸耗竭，由此負責逼尿肌神經支配的神經元的去極化誘發性突觸耗竭允許尿液儲存在膀胱中并且負責尿道外括約肌神經支配的神經元的去極化誘發性突觸耗竭允許從膀胱中排空尿液，其中所述多核苷酸包含編碼光響應性視蛋白的核苷酸序列，所述光響應性視蛋白包含與選自由SEQIDNO:5、SEQIDNO:6、SEQIDNO:7、SEQIDNO:8、SEQIDNO:9、SEQIDNO:10和SEQIDNO:11組成的群組的序列具有至少95％同一性的序列。在一些方面，本文還提供用于治療有需要的個體的膀胱功能障礙的方法，所述方法包括：向所述個體施用有效量的包含編碼光響應性視蛋白的核苷酸序列的多核苷酸，其中所述視蛋白表達于在所述個體中負責逼尿肌神經支配的神經元群體和/或負責尿道外括約肌神經支配的神經元群體的質膜上，其中所述視蛋白能夠誘導神經元的去極化，由此負責逼尿肌神經支配的神經元的去極化允許從膀胱中排空尿液并且負責尿道外括約肌神經支配的神經元的去極化允許尿液儲存在膀胱中，其中所述多核苷酸包含編碼光響應性視蛋白的核苷酸序列，所述光響應性視蛋白包含與選自由SEQIDNO:5、SEQIDNO:6、SEQIDNO:7、SEQIDNO:8、SEQIDNO:9、SEQIDNO:10和SEQIDNO:11組成的群組的序列具有至少95％同一性的序列。在其它方面，本文提供用于治療有需要的個體的大便失禁的方法，所述方法包括：向所述個體施用有效量的包含編碼光響應性視蛋白的核苷酸序列的多核苷酸，其中所述視蛋白表達于在所述個體中負責肛門外括約肌神經支配的神經元群體的質膜上，其中所述視蛋白響應于光而誘導表達視蛋白的神經元的超極化，由此負責肛門外括約肌神經支配的神經元的超極化允許排便，其中所述多核苷酸包含編碼光響應性視蛋白的核苷酸序列，所述光響應性視蛋白包含與SEQIDNO:1中所示的序列具有至少95％同一性的序列、ER輸出信號和膜運輸信號。在其它方面，本文提供用于治療有需要的個體的大便失禁的方法，所述方法包括：向所述個體施用有效量的包含編碼光響應性視蛋白的核苷酸序列的多核苷酸，其中所述視蛋白表達于在所述個體中負責肛門外括約肌神經支配的神經元群體的質膜上，其中所述視蛋白響應于光而誘導表達視蛋白的神經元的超極化，由此負責肛門外括約肌神經支配的神經元的超極化允許排便，其中所述多核苷酸包含編碼光響應性視蛋白的核苷酸序列，所述光響應性視蛋白包含與SEQIDNO:4中所示的序列具有至少95％同一性的序列、ER輸出信號和膜運輸信號。在其它方面，本文提供用于治療有需要的個體的大便失禁的方法，所述方法包括：向所述個體施用有效量的包含編碼光響應性視蛋白的核苷酸序列的多核苷酸，其中所述視蛋白表達于在所述個體中負責肛門外括約肌神經支配的神經元群體的質膜上，其中所述視蛋白響應于光而誘導表達視蛋白的神經元的超極化，由此負責肛門外括約肌神經支配的神經元的超極化允許排便，其中所述多核苷酸包含編碼光響應性視蛋白的核苷酸序列，所述光響應性視蛋白包含與SEQIDNO:23中所示的序列具有至少95％同一性的序列、ER輸出信號和膜運輸信號。在其它方面，本文提供用于治療有需要的個體的大便失禁的方法，所述方法包括：向所述個體施用有效量的包含編碼光響應性視蛋白的核苷酸序列的多核苷酸，其中所述視蛋白表達于在所述個體中負責肛門外括約肌神經支配的神經元群體的質膜上，其中所述視蛋白能夠響應于光而誘導表達視蛋白的神經元的去極化誘發性突觸耗竭，由此負責肛門外括約肌神經支配的神經元的去極化誘發性突觸耗竭允許排便，其中所述多核苷酸包含編碼光響應性視蛋白的核苷酸序列，所述光響應性視蛋白包含與選自由SEQIDNO:5、SEQIDNO:6、SEQIDNO:7、SEQIDNO:8、SEQIDNO:9、SEQIDNO:10和SEQIDNO:11組成的群組的序列具有至少95％同一性的序列。在另一個方面，本文提供用于治療有需要的個體的大便失禁的方法，所述方法包括：向所述個體施用有效量的包含編碼光響應性視蛋白的核苷酸序列的多核苷酸，其中所述視蛋白表達于在所述個體中負責肛門外括約肌神經支配的神經元群體的質膜上，其中所述視蛋白能夠誘導神經元的去極化，由此負責肛門外括約肌神經支配的神經元的去極化允許糞便儲存在直腸中，其中所述多核苷酸包含編碼光響應性視蛋白的核苷酸序列，所述光響應性視蛋白包含與選自由SEQIDNO:5、SEQIDNO:6、SEQIDNO:7、SEQIDNO:8、SEQIDNO:9、SEQIDNO:10和SEQIDNO:11組成的群組的序列具有至少95％同一性的序列。在其它方面，本文提供用于治療有需要的個體的性功能障礙的方法，所述方法包括：向所述個體施用有效量的包含編碼光響應性視蛋白的核苷酸序列的多核苷酸，其中所述視蛋白表達于負責個體的生殖器神經支配的神經元群體的質膜上，其中所述視蛋白響應于光而誘導表達視蛋白的神經元的去極化，由此負責生殖器神經支配的神經元的去極化恢復性功能。在另一個方面，本文提供用于治療有需要的個體的膀胱功能障礙的試劑盒，其包含：a)編碼光響應性視蛋白的多核苷酸，其中所述多核苷酸包含編碼視蛋白的核苷酸序列，所述視蛋白包含與SEQIDNO:1中所示的序列具有至少95％同一性的序列、ER輸出信號和膜運輸信號；和b)能夠響應于外部信號而產生光的光源，其中所述光能夠激活視蛋白。在另一個方面，本文提供用于治療有需要的個體的膀胱功能障礙的試劑盒，其包含：a)編碼光響應性視蛋白的多核苷酸，其中所述多核苷酸包含編碼視蛋白的核苷酸序列，所述視蛋白包含與SEQIDNO:4中所示的序列具有至少95％同一性的序列、ER輸出信號和膜運輸信號；和b)能夠響應于外部信號而產生光的光源，其中所述光能夠激活視蛋白。在另一個方面，本文提供用于治療有需要的個體的膀胱功能障礙的試劑盒，其包含：a)編碼光響應性視蛋白的多核苷酸，其中所述多核苷酸包含編碼視蛋白的核苷酸序列，所述視蛋白包含與SEQIDNO:23中所示的序列具有至少95％同一性的序列、ER輸出信號和膜運輸信號；和b)能夠響應于外部信號而產生光的光源，其中所述光能夠激活視蛋白。在其它方面，本文提供用于治療有需要的個體的膀胱功能障礙的試劑盒，其包含：a)編碼光響應性視蛋白的多核苷酸，其中所述多核苷酸包含編碼氨基酸序列的核苷酸序列，所述氨基酸序列包含與選自由SEQIDNO:4、SEQIDNO:5、SEQIDNO:6、SEQIDNO:7、SEQIDNO:8、SEQIDNO:9、SEQIDNO:10和SEQIDNO:11組成的群組的一個或多個序列具有至少95％同一性的序列；和b)能夠響應于外部信號而產生光的光源，其中所述光能夠激活視蛋白。在另一個方面，本文提供用于治療有需要的個體的大便失禁的試劑盒，其包含：a)編碼光響應性視蛋白的多核苷酸，其中所述多核苷酸包含編碼視蛋白的核苷酸序列，所述視蛋白包含與SEQIDNO:1中所示的序列具有至少95％同一性的序列、ER輸出信號和膜運輸信號；和b)能夠響應于外部信號而產生光的光源，其中所述光能夠激活視蛋白。在另一個方面，本文提供用于治療有需要的個體的大便失禁的試劑盒，其包含：a)編碼光響應性視蛋白的多核苷酸，其中所述多核苷酸包含編碼氨基酸序列的核苷酸序列，所述氨基酸序列包含與選自由SEQIDNO:4、SEQIDNO:5、SEQIDNO:6、SEQIDNO:7、SEQIDNO:8、SEQIDNO:9、SEQIDNO:10和SEQIDNO:11組成的群組的一個或多個序列具有至少95％同一性的序列；和b)能夠響應于外部信號而產生光的光源，其中所述光能夠激活視蛋白。在其它方面，本文提供用于治療有需要的個體的性功能障礙的試劑盒，其包含：a)編碼光響應性視蛋白的多核苷酸，其中所述多核苷酸包含編碼氨基酸序列的核苷酸序列，所述氨基酸序列包含與選自由SEQIDNO:5、SEQIDNO:6、SEQIDNO:7、SEQIDNO:8、SEQIDNO:9、SEQIDNO:10和SEQIDNO:11組成的群組的一個或多個序列具有至少95％同一性的序列；和b)能夠響應于外部信號而產生光的光源，其中所述光能夠激活視蛋白。附圖說明圖1示意性描繪脊髓(包括背外側核(DLN))的多個截面。圖2描繪表達AAV構建體編碼視蛋白的尿道外括約肌(EUS)陰部運動神經元的數目。圖3描繪表達ChR2的陰部神經的光刺激。圖4描繪EUS的光遺傳學控制的示例性實施方案。詳細描述本發明尤其提供用于治療個體的膀胱功能障礙、大便失禁和/或性功能障礙的方法，其通過選擇性改變控制膀胱的充盈和排空、肛門外括約肌的收縮和/或生殖器的肌肉和器官的神經支配的外周神經元細胞的膜電位來實現。本發明人已經開發了使用一種或多種光響應性視蛋白來治療破壞正常泌尿、直腸和性功能的疾病和病狀的方法，所述光響應性視蛋白穩定表達于對負責這些生理過程的肌肉和器官進行神經支配的外周神經細胞中。對支配逼尿肌和尿道外括約肌(externalurinarysphincter/externalurethralsphincter)的神經的膜極化狀態進行選擇性控制可允許膀胱充盈，而同時允許尿道外括約肌保持“關閉”狀態。這可以利用分別通過使用光響應性離子泵或陽離子通道的逼尿肌神經支配的選擇性超極化或去極化誘發性突觸耗竭，并且允許尿道外括約肌神經支配自然地去極化成關閉狀態來實現。可選地，如果尿道外括約肌的神經控制受到破壞、損傷或者以其它方式不能產生足夠的肌肉力量來關閉括約肌，則可將光遺傳學或傳統的電刺激方法與逼尿肌的光遺傳學控制組合使用來關閉尿道外括約肌。當個體感覺尿急或根據預定時程想要排尿時，支配尿道外括約肌的神經可以選擇性超極化或經受去極化誘發性突觸耗竭，造成括約肌松弛，而同時停止逼尿肌的選擇性超極化或去極化誘發性突觸耗竭，使其自然地去極化和收縮，從而迫使尿液排出膀胱。然而，如果逼尿肌的神經支配受到破壞、損傷或者以其它方式不能產生足夠的肌肉力量來排空膀胱，則可將光遺傳學或電刺激方法用于驅動這些神經元的去極化，從而迫使逼尿肌收縮并排空膀胱內含物。因此，本文公開的方法可以減輕或預防與膀胱功能障礙(例如，逼尿肌反射亢進和逼尿肌外括約肌協同失調)相關的許多癥狀，包括但不限于白天和夜間遺尿、尿潴留、泌尿道和膀胱感染、膀胱輸尿管返流、輸尿管水腫、腎結石、腎功能不全和/或腎衰竭。對支配肛門外括約肌的神經的膜極化狀態進行選擇性控制可允許控制排便和將糞便儲存在直腸中。這可以利用分別通過使用光響應性離子泵或陽離子通道的肛門外括約肌神經支配的選擇性超極化或去極化誘發性突觸耗竭來實現。當個體感覺迫切需要排便或根據預定時程想要排便時，支配肛門外括約肌的神經可以選擇性超極化或經受去極化誘發性突觸耗竭，從而造成自然收縮的括約肌松弛。當排便完成時，肛門外括約肌神經支配的光遺傳學超極化或去極化誘發性突觸耗竭可以停止，從而導致肛門外括約肌恢復其自然關閉狀態。可選地，如果肛門外括約肌的神經控制受到破壞、損傷或者以其它方式不能產生足夠的肌肉力量來自然關閉括約肌，則可使用光遺傳學或傳統的電刺激方法來關閉肛門外括約肌。另外，大便節制的控制可以通過直腸神經支配的同時選擇性去極化來進一步增強，從而強迫直腸收縮并迫使其內含物進入并通過光遺傳學松弛的肛門外括約肌。因此，本文所公開的方法可以減輕或預防大便失禁。對于支配男性和女性的外生殖器的神經的膜極化狀態的選擇性控制允許恢復性功能。這可以利用通過使用光響應性陽離子通道對控制性功能(例如，在男性中為勃起、射精或性高潮；以及在女性中為陰道潤滑或性高潮)以及恢復維持性喚起所需的觸覺的一個或多個骶脊神經和/或陰部神經主干的組分進行選擇性去極化來實現。因此，本文公開的方法可以恢復性功能。一般技術除非另外說明，否則本發明的實踐將采用本領域技術人員眾所周知的分子生物學、微生物學、細胞生物學、生物化學、核酸化學、免疫學、生理學、泌尿學以及排尿病理生理學的常規技術。這些技術充分解釋于例如以下文獻中：MolecularCloning:ALaboratoryManual,第二版(Sambrook等,1989)和MolecularCloning:ALaboratoryManual,第三版(Sambrook和Russel,2001),(在本文共同稱為“Sambrook”)；CurrentProtocolsinMolecularBiology(F.M.Ausubel等編,1987,包括至2001年的增刊)；PCR:ThePolymeraseChainReaction,(Mullis等編,1994)；Harlow和Lane(1988)Antibodies,ALaboratoryManual,ColdSpringHarborPublications,NewYork；Harlow和Lane(1999)UsingAntibodies:ALaboratoryManual,ColdSpringHarborLaboratoryPress,ColdSpringHarbor,NY(在本文共同稱為“Harlow和Lane”),Beaucage等編,CurrentProtocolsinNucleicAcidChemistry,JohnWiley&Sons,Inc.,NewYork,2000),HandbookofExperimentalImmunology,第4版(D.M.Weir和C.C.Blackwell編,BlackwellScienceInc.,1987)；以及GeneTransferVectorsforMammalianCells(J.M.Miller和M.P.Calos編,1987)。其它有用的參考文獻包括Harrison的PrinciplesofInternalMedicine(McGrawHill；J.Isseleacher等編)；Corcos和Schickik,TextbookoftheNeurogenicBladder:AdultsandChildren.(InformaHealthCare,2004)；Walsh等,Campbell'sUrology,第8版,(Saunders,2002)；FecalIncontinence:DiagnosisandTreatment,(Ratto和Doglietto編,Springer,2007)；以及Lechtenberg等,SexualDysfunction:Neurologic,Urologic,andGynecologicAspects(LippincottWilliams和Wilkins,1994)。定義如本文所用，當由于神經遞質的末端囊泡儲存的耗竭使得神經細胞質膜的連續去極化可阻止神經細胞維持對傳出目標的高頻動作時，發生“去極化誘發性突觸耗竭”。“個體”可以是哺乳動物，包括人類。哺乳動物包括但不限于農場動物、運動動物、寵物、靈長類動物、小鼠和大鼠。個體還包括伴侶動物，包括但不限于狗和貓。在一個方面，個體是人類。在另一個方面，個體是非人類動物。天然蛋白質序列中的氨基酸取代可為“保守性”或“非保守性”并且這些被取代的氨基酸殘基可能是或可能不是被遺傳密碼所編碼的氨基酸殘基。“保守性氨基酸取代”是其中氨基酸殘基被具有化學上類似側鏈的氨基酸殘基置換的氨基酸取代(即，具有堿性側鏈的氨基酸被具有堿性側鏈的另一種氨基酸置換)。“非保守性氨基酸取代”是其中氨基酸殘基被具有化學上不同側鏈的氨基酸殘基置換的氨基酸取代(即，具有堿性側鏈的氨基酸被具有芳族側鏈的氨基酸置換)。將標準的二十種氨基酸“字母”根據其側鏈的化學性質而分成多個化學家族。這些家族包括具有堿性側鏈的氨基酸(例如，賴氨酸、精氨酸、組氨酸)、具有酸性側鏈的氨基酸(例如，天冬氨酸、谷氨酸)、具有不帶電荷的極性側鏈的氨基酸(例如，甘氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸、半胱氨酸)、具有非極性側鏈的氨基酸(例如，丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、色氨酸)、具有β分支側鏈的氨基酸(例如，蘇氨酸、纈氨酸、異亮氨酸)以及具有含芳族基團的側鏈的氨基酸(例如，酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、組氨酸)。如本文所用，藥物、化合物或藥物組合物的“有效劑量”或“有效量”是足以實現有益或所需結果的量。對于預防用途，有益或所需的結果包括諸如消除或降低疾病的風險、減輕疾病的嚴重程度或延遲疾病的發作等結果，所述疾病包括疾病的生物化學、組織學和/或行為癥狀、其并發癥和在疾病發展期間呈現的中間病理表型。對于治療用途，有益或所需的結果包括諸如減少由疾病產生的一種或多種癥狀、提高罹患疾病者的生活質量、降低治療疾病所需的其它藥物的劑量、例如通過靶向來增強另一種藥物的作用、延遲疾病的進展和/或延長存活等臨床結果。可以一次或多次施用來施用有效劑量。就本發明來說，藥物、化合物或藥物組合物的有效劑量是足以直接或間接實現預防性或治療性處理的量。如臨床情形下所了解，可能或可能不結合另一種藥物、化合物或藥物組合物來實現藥物、化合物或藥物組合物的有效劑量。因此，在施用一種或多種治療劑的情形下可考慮“有效劑量”，并且如果結合一種或多種其它劑，則單一劑可考慮以有效量提供，可能實現或已實現所需結果。如本文所用，“治療”是獲得有益或所需結果(包括臨床結果)的方法。就本發明來說，有益或所需臨床結果包括但不限于以下一種或多種：減少由疾病產生的癥狀、提高罹患疾病者的生活質量、降低治療疾病所需的其它藥物的劑量、延遲疾病的進展和/或延長個體的存活。如本文所用，“骶脊神經”是指在脊髓與身體中源自脊柱的五個融合骶骨之一(例如S1、S2、S3、S4或S5中的任一種)附近之間帶有運動、感覺和自主神經信號的任何混合脊神經。如本文所用，除非另外說明，否則單數形式“一”和“所述”包括復數個提及物。預期在整個本說明書中給出的每個最大數值限度包括每個較低數值限度，就像這些較低數值限度在本文中明確寫出一樣。在整個本說明書中給出的每個最小數值限度將包括每個較高數值限度，就像這些較高數值限度在本文中明確寫出一樣。在本說明書通篇中給出的每個數值范圍將包括落在這些較寬數值范圍內的每個較窄數值范圍，就像這些較窄數值范圍全部在本文中明確寫出一樣。膀胱生理學健康個體的下泌尿道具有兩個離散的活性階段：儲存階段，其中尿液儲存在膀胱中；和排空階段，當尿液通過尿道釋放時發生。這種反射系統受到來自大腦的有意識的信號以及膀胱和尿道內所含的感覺纖維的放電速率控制(Yoshimura和Chancellor,2003,Rev.Urol.5(增刊8):S3-S10)。普通人的膀胱可以容納350ml至550ml的尿液。當膀胱中液體體積較低時，感覺受體神經放電較低，導致支配尿道外括約肌的神經細胞的興奮和去極化以及圍繞膀胱的逼尿肌的松弛(Blok和Holstege,Neurosci.Lett.,1994,166(1):93-6)。當膀胱幾乎充滿時，膀胱壁內襯的拉伸受體觸發傳入放電增加，產生有意識的尿急感。一般來說，當膀胱中有大約200ml的尿液時，人會感覺需要排尿。當個體準備排尿時，他或她有意識地開始排尿，造成膀胱收縮和尿道外括約肌松弛。排尿持續至膀胱完全排空，此時膀胱松弛并且尿道外括約肌收縮以重新開始儲存。控制排尿反射的肌肉受到自主神經系統和軀體神經系統控制。在儲存階段，尿道內括約肌保持緊張并且逼尿肌通過交感神經刺激而松弛。在排尿期間，副交感神經刺激造成逼尿肌收縮和尿道內括約肌松弛。尿道外括約肌(又名尿道括約肌)受軀體控制并且在排尿期間有意識地松弛。膀胱的神經源性功能障礙最經常由排尿控制中所涉及的中樞神經系統或外周神經的細胞的疾病或損傷造成。逼尿肌反射亢進(DH)和逼尿肌-外括約肌協同失調(DSD)是兩種由中樞神經系統對排尿反射調節的破壞而產生的病狀。本文所述的方法可用于減輕個體中的膀胱功能障礙的癥狀。逼尿肌反射亢進當排尿以擠出尿液時，逼尿肌排尿肌肉(又名逼尿肌、膀胱的固有肌層以及固有肌層)圍繞膀胱并收縮。否則，它保持松弛以使膀胱充盈。逼尿肌反射亢進是指逼尿肌異常收縮從而防止膀胱完全排空的神經源性病狀。取決于神經系統損傷的部位和性質，DH的癥狀范圍包括逼尿肌活動低下至活動過度。例如，“具有收縮力受損的逼尿肌反射亢進”(DHIC)是指膀胱過度活動癥癥狀，但逼尿肌不能產生足夠的壓力以使得完全排空。因此，逼尿肌太弱以致于不能進行足夠收縮來進行適當排空。所述病狀與尿潴留類似，但普遍存在刺激性排尿癥狀。另外，“逼尿肌反射消失”是指逼尿肌由于下運動神經元病變(例如，骶髓或外周神經)而完全不能排空。逼尿肌反射亢進的原因是多種多樣的。在腦橋上方區域中的大腦病變破壞排尿主控制中心，導致排尿控制完全喪失。然而，下泌尿道的原始排尿反射仍然完好無損。承受這種損傷的個體表現出急迫性尿失禁(又名痙攣性膀胱)。在這種情況下，膀胱快速排空并經常具有相對低體積的尿液。另外，尿液在膀胱中的儲存是困難的，并且具有這種問題的個體典型地急著上廁所并且甚至會在到達其目的地之前漏尿。所述病狀經常導致在夜間數次睡眠中斷，需要個體起身好幾趟以解除尿急。可導致逼尿肌反射亢進的癥狀的腦病變的典型實例包括但不限于中風、腦腫瘤、帕金森氏病、腦積水、腦癱以及創傷性腦損傷。腦橋和骶脊髓之間的脊髓疾病或損傷也可導致逼尿肌反射亢進。承受造成截癱或四肢癱瘓的脊柱損傷的個體典型地經歷下肢痙攣。在脊髓創傷后最初的階段，個體經歷運動麻痹所伴隨的感覺喪失，其中反射最初喪失但在約6-12周后逐漸恢復。神經系統的這種逐漸恢復經常導致受影響器官(包括膀胱的逼尿肌)的過度刺激。與具有腦病變的個體類似，罹患脊髓創傷的個體經常經歷急迫性尿失禁。除了與運動損傷或機動車輛相關的事故之外，多發性硬化(MS)也可造成脊髓疾病。另外，出生時脊髓脊膜膨出的兒童也可能展現神經源性膀胱，產生與逼尿肌反射亢進相關的癥狀。在本文提供的用于治療逼尿肌反射亢進的方法的一些方面，在個體中造成逼尿肌反射亢進的神經系統損傷不會發生在位于第二、第三和/或第四骶脊神經(S2、S3、S4)下方的神經細胞中。導致周圍神經病變的疾病也可造成與逼尿肌反射亢進相關的癥狀。糖尿病和AIDS可損傷或破壞支配膀胱的逼尿肌的神經并且可導致膀胱的沉默和無痛擴張。在膀胱代償失調之前，具有慢性糖尿病的患者可能首先失去膀胱充盈感。受影響的個體具有排尿困難并且可能還經歷DHIC。可造成逼尿肌反射亢進的外周神經系統疾病的其它非限制性實例為脊髓灰質炎、格林-巴利綜合征(Guillain-Barrésyndrome)、生殖器區域重度皰疹、惡性貧血和神經梅毒。通過膀胱測壓診斷逼尿肌反射亢進，其用于評估膀胱功能。壓力-流量研究涉及逼尿肌壓力的測量，同時使患者排尿以區分DH與逼尿肌無收縮。其它診斷信息可獲自：排尿日記、尿檢和培養、血漿電解質和肌酐水平或腎道超聲波，其包括排尿后殘余(PVR)尿液體積的測量。逼尿肌-外括約肌協同失調(DSD)這種排尿障礙與逼尿肌反射亢進類似，不同之處在于當試圖排尿時，尿道外括約肌可同時具有與逼尿肌收縮自相矛盾的收縮。通常情況下，逼尿肌與尿道外括約肌協同作用，使得當一者收縮時(例如在儲存階段的括約肌或在排尿階段的逼尿肌)，另一者松弛(例如在排尿階段的括約肌或在儲存階段的逼尿肌)。如果膀胱與外括約肌同時收縮，則受影響的個體會感受到強烈的尿意，但實際上可能只能夠少量排尿。這種情況的醫學術語是逼尿肌-外括約肌協同失調，因為膀胱和外括約肌不能協同作用。即使膀胱試圖逼出尿液，外括約肌也會收緊以防止尿液離開。逼尿肌和尿道外括約肌都通過起源于骶脊髓中的神經來支配。逼尿肌受到由骶脊神經產生的副交感神經逼尿肌神經支配的支配。另一方面，尿道外括約肌受到陰部神經的尿道外括約肌神經支配的支配。陰部神經起源于骶神經叢中并且從第二、第三和第四骶脊神經(S2、S3、S4)的腹側分支衍生其纖維。它通過梨狀肌和尾骨肌之間并通過坐骨大孔的下部離開骨盆。然后，它穿過坐骨的脊椎，并通過坐骨小孔再次進入骨盆。它沿著坐骨直腸窩的側壁向上和向前伴隨著內陰血管，并包含在被稱為陰部管的閉孔筋膜鞘內。陰部神經發散出直腸下神經，然后分成兩個末端分支：會陰神經，和陰莖背神經(男性)或陰蒂背神經(女性)。肛門下神經在穿過坐骨大孔后不久分支。在本文提供的用于治療逼尿肌-外括約肌協同失調的方法的一些方面，在個體中造成逼尿肌-外括約肌協同失調的神經系統損傷不會出現在位于第二、第三和/或第四骶脊神經(S2、S3、S4)下方的神經細胞中。最初根據測量由肌細胞去極化產生的電位的尿道括約肌的肌電圖(EMG)跡線來診斷DSD。使用錄影尿動力學研究來證實DSD并鑒定其它生理學或解剖學異常。大便失禁大便失禁(FI)是有規律的腸控制的喪失。非自主排泄和泄漏在那些受影響者中普遍存在。大便失禁可由對控制肛門括約肌的神經或對檢測直腸中的糞便的神經的損傷造成。對于控制括約肌的神經的損傷可能使肌肉不能有效工作。如果感覺神經受損，則不能檢測直腸中的糞便，并且將不會感覺需要排便，直到為時已晚。神經損傷可由(但不限于)分娩、長期便秘、中風和引起神經變性的疾病如糖尿病和多發性硬化造成。脊髓損傷也可能導致大便失禁。另外，盡管直腸通常伸展以容納糞便直至它自主釋放，但直腸手術、放射治療和炎癥性腸病可以造成瘢痕，這可能導致直腸壁變得僵硬并缺乏彈性。直腸壁不能盡可能多地伸展并且不能容納盡可能多的糞便，從而導致FI。炎癥性腸病也可以使直腸壁非常受刺激并且從而不能包含糞便。肛門括約肌保持肛門閉合以使糞便收集在直腸中。最后，直腸壁上的壓力造成肛門內括約肌松弛，而對肛門外括約肌(EAS)的有意識的運動控制使糞便經由肛門排出體外。EAS是肌肉纖維的平面，呈橢圓形并且緊密附著于圍繞肛門邊緣的外皮。EAS與其它肌肉一樣，通常呈緊張收縮狀態，并且不具有拮抗肌，所述拮抗肌使肛管和肛口關閉。另外，它在意志的影響下可以進入更大收縮狀態，以便更牢固地閉塞肛孔。它受到來自第四骶脊神經(S4)的分支和陰部神經的直腸(又名痔下)分支的支配。性功能障礙性功能障礙是指個體或夫婦在正常性活動的任何階段(包括欲望、喚起或性高潮)內所經歷的困難。有許多因素可能導致一個人經歷性功能障礙，這可能由情緒或身體原因引起。例如，性活動可受到物理因素如使用藥物、酒精、尼古丁、麻醉劑、興奮劑、抗高血壓藥、抗組胺劑和一些精神治療藥物的影響。由于前列腺肥大問題、血液供應問題和神經損傷(如脊髓損傷)，背部受傷也可能影響性活動。諸如糖尿病性神經病、多發性硬化、腫瘤以及極少數情況下的三期梅毒等疾病也可能影響性活動，因為會破壞各個器官系統(例如心臟和肺)、內分泌紊亂(例如，下丘腦、甲狀腺、垂體或腎上腺問題)、激素缺乏(例如，低睪酮、雌激素或雄激素)以及一些出生缺陷。對于男性來說，陰莖皮膚受陰莖背神經支配，所述神經是陰部神經的最深分支；它沿著坐骨分支伴隨著陰部內動脈，沿恥骨的下分支邊緣向前延伸，介于尿生殖膈的筋膜的上層與下層之間。在女性中，陰蒂是由被稱為陰蒂背神經的陰部神經的類似分支支配。另外，陰部神經在球海綿體肌和坐骨海綿體肌以及圍繞陰囊(男性)、會陰和肛門的區域的神經支配中起作用。在性交過程中，在性高潮時，球海綿體肌和坐骨海綿體肌中的痙攣導致男性射精，以及兩性中與性高潮經歷相關的大部分外部感覺。光響應性視蛋白本文提供用光響應性視蛋白對負責逼尿肌和尿道外括約肌的神經支配的神經元進行選擇性超極化或去極化以有效恢復罹患膀胱功能障礙(例如DH和DSD)的個體中的逼尿肌-括約肌協同作用的基于光遺傳學的方法。本文還提供對負責肛門外括約肌的神經支配的神經元進行選擇性超極化或去極化以有效恢復罹患大便失禁的個體中的腸控制的基于光遺傳學的方法。另外，本文提供用光響應性視蛋白對負責生殖器的肌肉和器官的神經支配的神經元進行選擇性去極化以有效恢復罹患性功能障礙的個體中的性功能的基于光遺傳學的方法。光遺傳學是指用于控制活組織、甚至自由移動的哺乳動物和其它動物內的靶向細胞中的特定事件的遺傳學和光學方法的組合，其中時間精度(毫秒時間尺度)是為匹配功能完整的生物系統所需。光遺傳學需要通過使用特異性靶向機制將快速光響應性離子通道或泵蛋白引入靶神經元細胞的質膜，其允許暫時地精確操縱神經元膜電位，同時保持細胞類型解析。可使用可用于響應于光而促進神經細胞膜超極化或去極化的任何微生物視蛋白。例如，光響應性氯離子泵(例如，NpHR、NpHR2.0、NpHR3.0、NpHR3.1)和GtR3質子泵的Halorhodopsin家族可用于響應于光而促進神經細胞膜超極化。作為另一個實例，eARCH(質子泵)可用于響應于光而促進神經細胞膜超極化。另外，光響應性陽離子通道蛋白(例如，ChR2、SFO、SSFO、C1V1)的Channelrhodopsin家族成員可用于響應于光刺激而促進神經細胞膜去極化或去極化誘發性突觸耗竭。增強的細胞內轉運氨基酸基序本公開提供在細胞中表達的光響應性視蛋白的修飾，其通過添加一個或多個增強哺乳動物細胞的質膜的轉運的氨基酸序列基序。具有源自進化上更簡單的有機體的成分的光響應性視蛋白可能不會被哺乳動物細胞表達或耐受或者當以高水平表達于哺乳動物細胞中時可能展現受損的亞細胞定位。因此，在一些實施方案中，在細胞中表達的光響應性視蛋白可以與選自由信號肽、內質網(ER)輸出信號、膜運輸信號和/或N端高爾基(golgi)輸出信號組成的群組的一個或多個氨基酸序列基序融合。增強光響應性蛋白向哺乳動物細胞的質膜的轉運的一個或多個氨基酸序列基序可以與光響應性蛋白的N端、C端或者同時與N端和C端融合。任選地，光響應性蛋白和一個或多個氨基酸序列基序可由接頭隔開。在一些實施方案中，光響應性蛋白可通過添加增強蛋白質向細胞質膜轉運的運輸信號(ts)來修飾。在一些實施方案中，運輸信號可源自人類內向整流鉀通道Kir2.1的氨基酸序列。在其它實施方案中，運輸信號可包含氨基酸序列KSRITSEGEYIPLDQIDINV(SEQIDNO:12)。適于使用的運輸序列可包含與氨基酸序列如人類內向整流鉀通道Kir2.1的運輸序列(例如，KSRITSEGEYIPLDQIDINV(SEQIDNO:12))具有90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％氨基酸序列同一性的氨基酸序列。運輸序列可具有約10個氨基酸至約50個氨基酸、例如約10個氨基酸至約20個氨基酸、約20個氨基酸至約30個氨基酸、約30個氨基酸至約40個氨基酸、或約40個氨基酸至約50個氨基酸的長度。適于使用的信號序列可包含與諸如下列之一等氨基酸序列具有90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％氨基酸序列同一性的氨基酸序列：1)hChR2的信號肽(例如，MDYGGALSAVGRELLFVTNPVVVNGS(SEQIDNO:13))；2)神經元煙堿型乙酰膽堿受體的β2亞單位信號肽(例如，MAGHSNSMALFSFSLLWLCSGVLGTEF(SEQIDNO:14))；3)煙堿型乙酰膽堿受體信號序列(例如，MGLRALMLWLLAAAGLVRESLQG(SEQIDNO:15))；以及4)煙堿型乙酰膽堿受體信號序列(例如，MRGTPLLLVVSLFSLLQD(SEQIDNO:16))。信號序列可具有約10個氨基酸至約50個氨基酸、例如約10個氨基酸至約20個氨基酸、約20個氨基酸至約30個氨基酸、約30個氨基酸至約40個氨基酸、或約40個氨基酸至約50個氨基酸的長度。適用于本公開的修飾視蛋白中的內質網(ER)輸出序列包括例如VXXSL(其中X是任何氨基酸)(例如，VKESL(SEQIDNO:17)；VLGSL(SEQIDNO:18)；等)；NANSFCYENEVALTSK(SEQIDNO:19)；FXYENE(SEQIDNO:20)(其中X是任何氨基酸)，例如，FCYENEV(SEQIDNO:21)；等。ER輸出序列可具有約5個氨基酸至約25個氨基酸、例如約5個氨基酸至約10個氨基酸、約10個氨基酸至約15個氨基酸、約15個氨基酸至約20個氨基酸、或約20個氨基酸至約25個氨基酸的長度。可增強光響應性蛋白向細胞質膜的轉運的其它蛋白質基序描述于美國專利申請No.12/041,628中，所述專利申請以全文引用的方式并入本文中。在一些實施方案中，蛋白質中的信號肽序列可能缺失或被來自不同蛋白質的信號肽序列取代。光響應性氯離子泵在本文提供的方法的一些方面，光響應性氯離子泵的Halorhodopsin家族的一個或多個成員表達于包含逼尿肌和尿道外括約肌的神經支配的神經細胞的質膜上。在一些實施方案中，所述一個或多個光響應性氯離子泵表達于包含一個或多個骶脊神經的神經的質膜上。在其它實施方案中，所述一個或多個光響應性氯離子泵表達于包含由骶脊神經產生的逼尿肌神經支配的神經的質膜上。在另一個實施方案中，所述一個或多個光響應性氯離子泵表達于陰部神經的質膜上。在其它實施方案中，所述一個或多個光響應性氯離子泵表達于包含陰部神經的尿道外括約肌神經支配的神經的質膜上。在一些方面，表達于上述神經細胞的質膜上的所述一個或多個光響應性氯離子泵蛋白可源自法老(嗜)鹽堿單孢菌(Natronomonaspharaonis)。在一些實施方案中，當用琥珀色或紅色光照射光響應性氯離子泵蛋白時，光響應性氯離子泵蛋白可以響應于琥珀色光以及紅色光并且可以介導神經細胞中的超極化電流。可以激活光響應性氯離子泵的光的波長可介于約580nm與630nm之間。在一些實施方案中，光可以是約589nm的波長或者光可以具有大于約630nm(例如小于約740nm)的波長。在另一個實施方案中，光具有約630nm的波長。在一些實施方案中，光響應性氯離子泵蛋白當暴露于連續光脈沖時可以將神經膜超極化至少約90分鐘。在一些實施方案中，光響應性氯離子泵蛋白可以包含與SEQIDNO:1中所示的序列具有至少約90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％同一性的氨基酸序列。另外，光響應性氯離子泵蛋白可以包含引入天然氨基酸序列中的取代、缺失和/或插入以增加或降低對光的敏感性，增加或降低對特定波長的光的敏感性，和/或增加或降低光響應性蛋白調節細胞質膜的極化狀態的能力。在一些實施方案中，光響應性氯離子泵蛋白包含一個或多個保守性氨基酸取代。在一些實施方案中，光響應性蛋白包含一個或多個非保守性氨基酸取代。包含引入天然氨基酸序列中的取代、缺失和/或插入的光響應性蛋白適當地保持響應于光而超極化神經元細胞的質膜的能力。另外，在其它方面，光響應性氯離子泵蛋白可包含與SEQIDNO:1中所示的序列具有至少約90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％同一性的核心氨基酸序列和內質網(ER)輸出信號。這種ER輸出信號可以與核心氨基酸序列的C端融合或者可以與核心氨基酸序列的N端融合。在一些實施方案中，ER輸出信號通過接頭連接至核心氨基酸序列。所述接頭可包含長度為約5、10、20、30、40、50、75、100、125、150、175、200、225、250、275、300、400或500個氨基酸中的任一種。接頭可進一步包含熒光蛋白，例如(但不限于)黃色熒光蛋白、紅色熒光蛋白、綠色熒光蛋白或青色熒光蛋白。在一些實施方案中，ER輸出信號可包含氨基酸序列FXYENE(SEQIDNO:20)，其中X可以是任何氨基酸。在另一個實施方案中，ER輸出信號可包含氨基酸序列VXXSL，其中X可以是任何氨基酸。在一些實施方案中，ER輸出信號可以包含氨基酸序列FCYENEV(SEQIDNO:21)。適用于本公開的修飾視蛋白中的內質網(ER)輸出序列包括例如VXXSL(其中X是任何氨基酸)(例如，VKESL(SEQIDNO:17)；VLGSL(SEQIDNO:18)；等)；NANSFCYENEVALTSK(SEQIDNO:19)；FXYENE(其中X是任何氨基酸)(SEQIDNO:20)，例如，FCYENEV(SEQIDNO:21)；等。ER輸出序列可具有約5個氨基酸至約25個氨基酸、例如約5個氨基酸至約10個氨基酸、約10個氨基酸至約15個氨基酸、約15個氨基酸至約20個氨基酸、或約20個氨基酸至約25個氨基酸的長度。在其它方面，本文提供的光響應性氯離子泵蛋白可以包含表達于細胞膜上的光響應性蛋白，其中所述蛋白包含與SEQIDNO:1中所示的序列具有至少約90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％同一性的核心氨基酸序列和運輸信號(例如，其可增強光響應性氯離子泵蛋白向質膜的轉運)。運輸信號可與核心氨基酸序列的C端融合或者可與核心氨基酸序列的N端融合。在一些實施方案中，運輸信號可通過接頭連接至核心氨基酸序列，所述接頭可包含長度為約5、10、20、30、40、50、75、100、125、150、175、200、225、250、275、300、400或500個氨基酸中的任一種。接頭可進一步包含熒光蛋白，例如(但不限于)黃色熒光蛋白、紅色熒光蛋白、綠色熒光蛋白或青色熒光蛋白。在一些實施方案中，運輸信號可源自人類內向整流鉀通道Kir2.1的氨基酸序列。在其它實施方案中，運輸信號可包含氨基酸序列KSRITSEGEYIPLDQIDINV(SEQIDNO:12)。在一些方面，光響應性氯離子泵蛋白可包含與SEQIDNO:1中所示的序列具有至少約90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％同一性的核心氨基酸序列和選自由ER輸出信號、信號肽和膜運輸信號組成的群組的至少一種(例如一種、兩種、三種或更多種)增強向哺乳動物細胞質膜轉運的氨基酸序列基序。在一些實施方案中，光響應性氯離子泵蛋白包含N端信號肽、C端ER輸出信號和C端運輸信號。在一些實施方案中，C端ER輸出信號和C端運輸信號可通過接頭連接。所述接頭可包含長度為約5、10、20、30、40、50、75、100、125、150、175、200、225、250、275、300、400或500個氨基酸中的任一種。接頭還可進一步包含熒光蛋白，例如(但不限...