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光控细胞

来源:环球科学

研究人员(从左到右):Florian Küllmer, Hans-Dieter Arndt教授和Veselin Nasufovic,在德国耶拿大学的一个实验室中工作。

(图片来源:Jürgen Scheere/耶拿大学)

光药理学(Photopharmacology)研究使用光作为切换药物效果的开关。当下,来自耶拿、慕尼黑和纽约的科研团队首次成功使用这种方法,控制以前被认为无法接触到的一种细胞成分。

虽遍布全身但现在选择性可控

有机化学研究员、德国耶拿大学(Friedrich Schiller University Jena, Germany)的Hans-Dieter Arndt教授解释道:“到目前为止,还没有靶向肌动蛋白的药物,因为这种蛋白质遍布全身,例如在肌肉中就大量存在。因此,这种物质很少或几乎没有靶向效应(targeted effect)。然而,我们的新化合物只有当细胞被暴露在适当光照环境下,才会对肌动蛋白发挥作用。”

由于肌动蛋白是细胞结构的重要组成部分——更准确地说是细胞骨架的一部分,单个细胞可以被选择性操控,精度可达10微米。该技术也可用于控制被选定细胞的运动。Arndt的国际研究团队已在著名的《美国化学学会期刊》(Journal of the American Chemical Society)上报道了这一研究成果。

紫光开,绿光关

在研究中,该小组合成出一种天然物质的变体,其天然形式会使生物体中非常活跃的肌动蛋白细胞骨架僵化。 在这种实验室变体中,分子被进一步开发,当紫光落在它身上时,其结构就会发生改变。这增加了这种分子的稳定作用。 经过一定时间或当绿光照射时,该结构便恢复到非活性的基本形式,同时恢复其自然动力(natural dynamics)。

在实验中,当这种被称作Optojasp的物质被细胞吸收后,可通过光线特定地控制每个细胞的活力和运动性,以及细胞骨架之间的交流。

在展望未来潜在的应用时,Arndt说:“这种方法有望在未来被用于治疗眼睛或皮肤疾病,即那些容易暴露在光线下的器官的疾病。 这项技术也可引起神经再生领域的兴趣,用于刺激某些神经细胞优先生长。”Arndt也看到了他的方法被应用于操控高运动性免疫细胞的潜力。

“生物学研究的新工具”

耶拿大学的研究人员说:“最重要的是,我认为这是一个全新且令人激动的生物学工具。这些分子比使用经基因工程导入光敏蛋白(light-sensitive proteins)来研究生物系统更容易。利用Optojasps可以直接研究肌动蛋白动力学的影响——只需要添加这种化合物,并用光照射它!”

现在该方法已被证明有效,Arndt和他的合作伙伴正进一步优化和研究这些分子。

翻译:胡舒昶

审校:巢栩嘉

引进来源:德国耶拿大学

引进链接:https://phys.org/news/2020-05-cells.html

 

本文来自:环球科学
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