PNAS：讓細胞隨光遷移

　　華盛頓大學醫學院的一項新研究顯示，科學家們能夠通過一束激光來控制細胞移動，文章于四月八日發表在美國國家科學院院刊PNAS雜志上。他們還希望能夠在此基礎上，用光控制胰島素分泌和心律。

　　“我們成功用光作為控制細胞行為的開關，”N. Gautam教授說。“細胞的行為方式大多取決于它們感知環境信號的能力。而在我們的實驗中，細胞感知的是光。”

　　在這項研究中，科學家們向免疫細胞引入了一個光敏蛋白，然后通過激光照射來進行指揮，成功使這些免疫細胞朝著激光照射的方向遷移。

　　“天然過程中，激活細胞表面信號區域的受體會啟動免疫細胞的遷移，”Gautam說。“當免疫細胞通過受體感知細菌感染或炎癥時，就會向這些位點移動。”

　　研究人員通過基因工程技術，將光敏蛋白opsin引入免疫細胞。opsin蛋白存在于人類和其他動物的眼部，當這些蛋白被光激活時，會使眼部細胞將光信號轉換為視覺。

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

　　被引入免疫細胞和神經細胞的光敏蛋白opsin屬于G蛋白偶聯受體家族，這一家族近來頗受關注，相關研究還獲得了去年的諾貝爾化學獎。在視覺、嗅覺、行為、情緒、免疫系統調節、心律和一些腫瘤擴散中，上述受體都起著關鍵性的作用。

　　Gautam的團隊此前還在PNAS雜志上發表了另一項研究，他們讓神經細胞在光照情況下長出軸突neurite。現在，研究人員正在用心肌細胞進行實驗，希望通過光信號加速或減慢心臟細胞搏動的速率。

　　“我們希望向這些細胞引入多種光敏蛋白，”Karunarathne說。“例如可以使用兩種波長的光，第一種光讓心臟跳動得更快，而第二種光讓心臟的速率減慢。”

　　研究人員還計劃通過這一策略，用光控制胰島素分泌和神經細胞再生，并探尋相關分子通路的網絡是如何控制細胞行為的。

　　“我們的研究很有價值，”Gautam說。“細胞遷移對于免疫系統很重要，此外也與胚胎發育和癌轉移密切相關。在胚胎發育中，形成心臟、肝臟等器官的細胞需要遷移到正確位置。而腫瘤釋放的細胞會通過遷移到達機體的其他部位。因此，能夠用光控制細胞遷移讓我們非常興奮。”