华盛顿大学医学院的一项新研究显示，科学家们能够通过一束激光来控制细胞移动，文章于四月八日发表在美国国家科学院院刊PNAS杂志上。他们还希望能够在此基础上，用光控制胰岛素分泌和心律。 “我们成功用光作为控制细胞行为的开关，”N. Gautam教授说。“细胞的行为方式大多取决于它们感知环境信号的能力。而在我们的实验中，细胞感知的是光。” 在这项研究中，科学家们向免疫细胞引入了一个光敏蛋白，然后通过激光照射来进行指挥，成功使这些免疫细胞朝着激光照射的方向迁移。 “天然过程中，激活细胞表面信号区域的受体会启动免疫细胞的迁移，”Gautam说。“当免疫细胞通过受体感知细菌感染或炎症时，就会向这些位点移动。” 研究人员通过基因工程技术，将光敏蛋白opsin引入免疫细胞。opsin蛋白存在于人类和其他动物的眼部，当这些蛋白被光激活时，会使眼部细胞将光信号转换为视觉。 Gautam和文章的*作者Ajith Karunarathne博士，向免疫细胞引入了几种不同的opsin蛋白，让细胞将opsin视为正常的受体蛋白。研究显示，这些细胞的确会受到光的吸引。随后他们又在神经细胞中进行了同样的实验。 被引入免疫细胞和神经细胞的光敏蛋白opsin属于G蛋白偶联受体家族，这一家族近来颇受关注，相关研究还获得了去年的诺贝尔化学奖。在视觉、嗅觉、行为、情绪、免疫系统调节、心律和一些肿瘤扩散中，上述受体都起着关键性的作用。 Gautam的团队此前还在PNAS杂志上发表了另一项研究，他们让神经细胞在光照情况下长出轴突neurite。现在，研究人员正在用心肌细胞进行实验，希望通过光信号加速或减慢心脏细胞搏动的速率。 “我们希望向这些细胞引入多种光敏蛋白，”Karunarathne说。“例如可以使用两种波长的光，*种光让心脏跳动得更快，而第二种光让心脏的速率减慢。” 研究人员还计划通过这一策略，用光控制胰岛素分泌和神经细胞再生，并探寻相关分子通路的网络是如何控制细胞行为的。 “我们的研究很有价值，”Gautam说。“细胞迁移对于免疫系统很重要，此外也与胚胎发育和癌转移密切相关。在胚胎发育中，形成心脏、肝脏等器官的细胞需要迁移到正确位置。而肿瘤释放的细胞会通过迁移到达机体的其他部位。因此，能够用光控制细胞迁移让我们非常兴奋。” |
