点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:科学家成功研发新一代光遗传学工具
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

科学家成功研发新一代光遗传学工具

来源:《中国科学报》2021-10-09 09:35

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  近日,华东师范大学生命科学学院研究员叶海峰团队研发了一种模块小、灵敏度高、可逆性良好的新一代光遗传学工具,为基础医学和转化医学研究,尤其是精准可控的基因治疗和细胞治疗提供了强有力的新型控制系统。相关研究成果近日在线发表于《自然—生物技术》。

  利用一束光治疗疾病不再是神话故事和科幻小说中才会出现的情节,光遗传学的出现,让这个不可思议的治疗手段成为可能。近年来,科学家通过对光敏蛋白的挖掘和设计,构建了一系列光遗传学工具,并将其应用于肿瘤及代谢疾病等治疗领域。虽然光遗传学工具蓬勃发展,但是要真正实现利用一束光治疗疾病仍然需要克服许多困难。

  叶海峰课题组将目光放在了拟南芥的光敏蛋白PhyA上,在红光照射下,该蛋白能和其伴侣蛋白FHY1形成二聚体,并在远红光照射下解离。根据这一特点,研究人员构建了基于PhyA-FHY1的转录激活系统。研究人员将PhyA与GAL4的DNA结合域融合表达,将FHY1和转录激活因子VP64融合表达。红光刺激下,PhyA-GAL4和FHY1-VP64结合形成复合体并招募RNA聚合酶,从而启动下游基因的表达。

  起初,使用完整的PhyA并不能激活下游基因的表达。为此,研究人员对其进行了工程改造,构建了截短版本的ΔPhyA,并通过激活子和伴侣蛋白的优化,最终得到了一个模块小且高度灵敏响应红光的光遗传学工具,并将其命名为REDMAP。

  研究人员将ΔPhyA定位到细胞膜上,将FHY1和SOS蛋白的激活域SOScat进行融合表达,通过红光照射来控制SOScat的细胞定位,从而实现了Ras/MAPK信号通路的激活和去激活,成功构建了REDMAPSOS-Ras工具。此外,研究人员还构建了REDMAPCas工具,将REDMAP系统与基因编辑工具CRISPR-dCas9结合在一起,实现了对哺乳动物细胞、小鼠肝脏及肌肉内源基因转录的高效调控。

  同时,研究人员探究了REDMAP系统在基因治疗领域的能力。由于截短的ΔPhyA蛋白具有较小的尺寸,可以利用腺相关病毒包装。因此,研究人员将REDMAP包装至腺相关病毒中并将其注射至小鼠体内,实现了长达3个月以上的光控基因表达。

  治疗蛋白的精准控制对疾病的治疗具有重要意义。研究人员将装载REDMAP系统的工程化细胞移植至小鼠、大鼠和兔的皮下,探究其光响应能力。结果显示,短时间的光照(1~5分钟)即可诱导报告基因的高效表达。同时,研究人员还通过光来精准控制小鼠和大鼠体内胰岛素的表达,成功实现了对糖尿病小鼠和大鼠血糖稳态的控制。无需每天定时服用药物或注射胰岛素,只需要每天光照几分钟即可达到显著降血糖的效果,这充分表明REDMAP系统在精准可控的细胞治疗领域具有极高的应用潜能。(黄辛)

[ 责编:赵宇豪 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 郑州:国际航空货运枢纽能级逐步提升

  • 平陆运河全线桥梁工程即将收官

独家策划

推荐阅读
人与自然和谐共生是中国式现代化的重要特征之一,守好碧海银滩,构建人海和谐的海洋生态环境是中国式现代化的题中应有之义。
2026-04-01 09:45
2021年长江十年禁渔实施以来,禁渔秩序总体平稳,退捕渔民生计有效保障,水生生物资源衰退趋势得到决定性扭转,长江水生生物完整性指数稳步提升,取得阶段性明显成效。
2026-04-01 09:44
“过去雷达网建设主要解决‘有没有’的问题,现在AI让这张网从‘能探测’升级为‘会思考’。”在张兴赢看来,“AI正在成为工程的‘第二大脑’。”
2026-04-01 09:43
硒是人体必需的微量矿质营养素。然而,我国约7亿人口存在硒摄入不足。
2026-04-01 09:42
强对流天气的形成是水汽条件、不稳定状态的大气层结构、地形等多种条件协同作用的结果,包括雷暴、短时强降水、大风、冰雹等天气现象,具有影响快、强度强、致灾性强的特点。
2026-04-01 09:39
3月30日,世界数据组织正式成立并落户北京,理事长由中国科学院院士谭铁牛担任。这不仅是对谭铁牛个人学术成就的认可,更是国际社会对中国数据发展和治理能力的充分肯定,是中国科学家提升全球科技治理话语权的生动缩影。
2026-03-31 10:23
教育部30日印发《校园食品安全“十必须”》《学校食堂工作人员“十不准”》,进一步筑牢校园食品安全防线,明确中小学、幼儿园食堂不得制售冷荤类食品、生食类食品、冷加工糕点,不得加工制作四季豆、鲜黄花菜、野生蘑菇、发芽土豆等高风险食品。
2026-03-31 10:22
30日19时00分,力箭二号遥一运载火箭在东风商业航天创新试验区发射升空,将搭载的新征程01卫星、轻舟初样试飞船和天视卫星01星顺利送入预定轨道,发射任务取得圆满成功。
2026-03-31 10:17
从政策精准发力到科技赋能支撑,从风险保障兜底到绿色理念引领,每一分努力都在为全年粮食丰收积蓄力量。
2026-03-31 10:11
交通运输部、工业和信息化部、国务院国资委、市场监管总局近日联合印发《智能航运2030行动计划》,明确“十五五”期间我国智能航运发展的总体要求、重点任务和保障措施。
2026-03-31 10:10
新当选的首届理事会召开第一次会议,选举产生组织负责人,审议通过组织重要制度和规定,标志着世界数据组织完成组建将正式投入运行。
2026-03-30 14:22
截至目前,河南5300万亩高标准农田配套了数字设施,无人机飞防作业面积突破4000万亩次,AI预判让春管从“盲目应对”转向“精准发力”。在陇原大地甘肃,AI预判延伸至春耕全链条,从良种布局到苗期管护已实现全程可控。
2026-03-30 09:38
3月27日,在北京国际科幻与未来产业博览会上,他山公司的人形机器人在展示原子动作数据采集平台精细操作场景。
2026-03-30 09:35
29日,中国科学技术发展战略研究院在2026中关村论坛年会上发布《国家创新指数报告2025》,从创新资源、知识创造、企业创新、创新绩效、创新治理5个方面构建指标体系,对世界60个国家创新能力开展评价。
2026-03-30 09:32
从供给侧层面来看,主产区作物长势稳健,设施化种植规模持续扩大,春菜上市更早、供给周期更长,市场有效供给能力稳步提升。
2026-03-30 09:31
正值插秧季节,往年这时候,田里到处都“插”满了人。现在,记者在云南红河州元阳县马街乡三合寨村看到:插秧的人不见了,山脚的大块田里,“大铁牛”(插秧机)“突突突”;而在山顶的小块田里,“小铁牛”往来穿梭。正在指导春耕生产的县农机管理站站长黄冲向记者介绍:“云南的耕地,多以山地为主。
2026-03-30 09:30
实际上本轮废旧手机回收价格上涨并非全品类普涨,不同品牌、型号、配置的废旧手机,涨幅存在显著差异。
2026-03-27 10:14
在博鳌亚洲论坛2026年年会上,一位特殊的嘉宾吸引了大家的目光——博鳌亚洲论坛史上首位数字人嘉宾ViviDora正式亮相。3月25日在博鳌亚洲论坛“人形机器人的进阶与飞跃”分论坛上拍摄的机器人。
2026-03-27 09:25
这些年,中国科技产出持续攀升——高被引论文数全球占比超30%,专利授权量连年位居世界第一。在技术经理人的“撮合”下,马鹏程团队成功在新疆、陕西、宁夏、内蒙古等地的煤化工企业完成前期中试。
2026-03-27 09:23
时间回到10年前,2016年11月15日凌晨3点,中国科学院青年创新促进会学术年会的酒店房间里,武延军与计算所研究员包云岗靠在各自的床头,越聊越兴奋。编译工具链、操作系统内核及关键基础组件等基础软件的适配,是指令集架构的生态底座,它们是所有硬件和应用软件绕不开的“基础设施”。
2026-03-27 09:35
加载更多