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據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)4月8日報道,美國華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家們已經(jīng)證明,他們能夠誘導(dǎo)細(xì)胞朝一束光移動,這意味著,科學(xué)家們朝用光操縱細(xì)胞來控制胰島素分泌或心率邁出了*步,這一成果在醫(yī)療領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。相關(guān)研究發(fā)表在4月8日出版的美國《國家科學(xué)院院刊》PNAS網(wǎng)絡(luò)版上。
新研究的實驗對象是免疫細(xì)胞,該研究的主要負(fù)責(zé)人、麻醉學(xué)教授高塔姆博士和麻醉學(xué)副教授阿吉斯·卡如那拉斯使用遺傳工程技術(shù)將感光蛋白——視蛋白引入這些免疫細(xì)胞內(nèi),接著,只通過朝他們希望細(xì)胞移動的方向照射了一束激光,就成功地引導(dǎo)了細(xì)胞朝該方向移動。隨后,他們使用神經(jīng)細(xì)胞進(jìn)行了同樣的實驗,也獲得了成功。
成功的關(guān)鍵就是“哄騙”細(xì)胞認(rèn)為視蛋白是常見的受體蛋白。“我們在使用光作為開關(guān)控制細(xì)胞的行為方面取得了成功。”高塔姆表示,“細(xì)胞做出某些行為是因為它們能感應(yīng)到周圍環(huán)境中的信號。在我們進(jìn)行的一系列實驗中,細(xì)胞感應(yīng)到光的出現(xiàn)。”
人體內(nèi)的很多重要功能,從神經(jīng)發(fā)育到胰島素分泌、免疫細(xì)胞的功能以及心率等都被細(xì)胞周圍的各種關(guān)鍵受體所控制。人類和其它動物在眼睛內(nèi)制造視蛋白,當(dāng)被光激活時,視蛋白允許細(xì)胞進(jìn)入眼睛內(nèi),將光信號變成視力。
視蛋白屬于目前廣受關(guān)注的G蛋白偶聯(lián)受體家族中的一員,這些G蛋白偶聯(lián)受體在視力、觸覺、行為、情緒、免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)、心率和腫瘤擴散等領(lǐng)域起關(guān)鍵作用。
在另一項zui近也出版在美國《國家科學(xué)院院刊》網(wǎng)絡(luò)版上的研究中,高塔姆團(tuán)隊通過讓神經(jīng)細(xì)胞暴露在光下,使其長出了分支(突起),目前,他們正使用心臟細(xì)胞進(jìn)行實驗,測試光信號是否能讓心跳加速或減速。
他們計劃用同樣的方法來了解光是否能影響胰島素的分泌、神經(jīng)細(xì)胞的再生;研究細(xì)胞內(nèi)的信號環(huán)路以便厘清分子通路網(wǎng)絡(luò)如何控制細(xì)胞的行為??ㄈ缒抢怪赋觯?ldquo;zui終,我們會將多種感光蛋白‘塞入’這些細(xì)胞內(nèi)。我們打算使用兩種不同波長的光。當(dāng)照射*束光時,它可能會給*個感光蛋白發(fā)送信號使心跳加快,接著,第二束光可能會被用來讓心跳減速。”
高塔姆強調(diào)說:“用光控制細(xì)胞的移動不僅對免疫系統(tǒng)非常重要,在胚胎發(fā)育中也可以確保制造心臟、肝臟及其他器官的細(xì)胞好好工作,同時對癌癥轉(zhuǎn)移研究也大有裨益。”