華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的一項(xiàng)新研究顯示，科學(xué)家們能夠通過一束激光來控制細(xì)胞移動(dòng)，文章于四月八日發(fā)表在美國國家科學(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)胞行為的開關(guān)，”N. Gautam教授說。“細(xì)胞的行為方式大多取決于它們感知環(huán)境信號的能力。而在我們的實(shí)驗(yàn)中，細(xì)胞感知的是光。” 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，然后通過激光照射來進(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。 “天然過程中，激活細(xì)胞表面信號區(qū)域的受體會(huì)啟動(dòng)免疫細(xì)胞的遷移，”Gautam說。“當(dāng)免疫細(xì)胞通過受體感知細(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)胞將光信號轉(zhuǎn)換為視覺。 Gautam和文章的*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、嗅覺、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)，希望通過光信號加速或減慢心臟細(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。“例如可以使用兩種波長的光，*種光讓心臟跳動(dòng)得更快，而第二種光讓心臟的速率減慢。” 研究人員還計(jì)劃通過這一策略，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。“細(xì)胞遷移對于免疫系統(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。” |
