華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的一項(xiàng)新研究顯示，科學(xué)家們能夠通過(guò)一束激光來(lái)控制細(xì)胞移動(dòng)，文章于四月八日發(fā)表在美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊PNAS雜志上。他們還希望能夠在此基礎(chǔ)上，用光控制胰島素分泌和心律。

“我們成功用光作為控制細(xì)胞行為的開(kāi)關(guān)，”N. Gautam教授說(shuō)。“細(xì)胞的行為方式大多取決于它們感知環(huán)境信號(hào)的能力。而在我們的實(shí)驗(yàn)中，細(xì)胞感知的是光?！?/SPAN>

在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家們向免疫細(xì)胞引入了一個(gè)光敏蛋白，然后通過(guò)激光照射來(lái)進(jìn)行指揮，成功使這些免疫細(xì)胞朝著激光照射的方向遷移。

“天然過(guò)程中，激活細(xì)胞表面信號(hào)區(qū)域的受體會(huì)啟動(dòng)免疫細(xì)胞的遷移，”Gautam說(shuō)?！爱?dāng)免疫細(xì)胞通過(guò)受體感知細(xì)菌感染或炎癥時(shí)，就會(huì)向這些位點(diǎn)移動(dòng)。”

研究人員通過(guò)基因工程技術(shù)，將光敏蛋白opsin引入免疫細(xì)胞。opsin蛋白存在于人類和其他動(dòng)物的眼部，當(dāng)這些蛋白被光激活時(shí)，會(huì)使眼部細(xì)胞將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為視覺(jué)。

Gautam和文章的第一作者Ajith Karunarathne博士，向免疫細(xì)胞引入了幾種不同的opsin蛋白，讓細(xì)胞將opsin視為正常的受體蛋白。研究顯示，這些細(xì)胞的確會(huì)受到光的吸引。隨后他們又在神經(jīng)細(xì)胞中進(jìn)行了同樣的實(shí)驗(yàn)。

被引入免疫細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞的光敏蛋白opsin屬于G蛋白偶聯(lián)受體家族，這一家族近來(lái)頗受關(guān)注，相關(guān)研究還獲得了去年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。在視覺(jué)、嗅覺(jué)、行為、情緒、免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)、心律和一些腫瘤擴(kuò)散中，上述受體都起著關(guān)鍵性的作用。

Gautam的團(tuán)隊(duì)此前還在PNAS雜志上發(fā)表了另一項(xiàng)研究，他們讓神經(jīng)細(xì)胞在光照情況下長(zhǎng)出軸突neurite?，F(xiàn)在，研究人員正在用心肌細(xì)胞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，希望通過(guò)光信號(hào)加速或減慢心臟細(xì)胞搏動(dòng)的速率。

“我們希望向這些細(xì)胞引入多種光敏蛋白，”Karunarathne說(shuō)?！袄缈梢允褂脙煞N波長(zhǎng)的光，第一種光讓心臟跳動(dòng)得更快，而第二種光讓心臟的速率減慢?！?/SPAN>

研究人員還計(jì)劃通過(guò)這一策略，用光控制胰島素分泌和神經(jīng)細(xì)胞再生，并探尋相關(guān)分子通路的網(wǎng)絡(luò)是如何控制細(xì)胞行為的。

“我們的研究很有價(jià)值，”Gautam說(shuō)?！凹?xì)胞遷移對(duì)于免疫系統(tǒng)很重要，此外也與胚胎發(fā)育和癌轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。在胚胎發(fā)育中，形成心臟、肝臟等器官的細(xì)胞需要遷移到正確位置。而腫瘤釋放的細(xì)胞會(huì)通過(guò)遷移到達(dá)機(jī)體的其他部位。因此，能夠用光控制細(xì)胞遷移讓我們非常興奮?！?/SPAN>