《EMBO》：用光“遙控”癌細胞的行為

　　最近，奧地利科學技術研究所（簡稱IST）的助理教授Harald Janovjak，與維也納醫科大學腫瘤研究所的副教授Michael Grusch合作，用光來“遙控”癌細胞的行為，相關研究結果本周發表在國際頂尖學術刊物《The EMBO Journal》。這項研究首次將光遺傳學的新領域應用于癌癥研究。

　　為了了解細胞信號的動態，研究人員需要激活和失活細胞膜受體蛋白，該蛋白充當細胞外部和內部世界的繼電器。理想的情況下，這種激活發生在較短的時間內（幾秒到幾分鐘）和定向的位置上（微米到毫米）。然而，這樣一種高精確度水平的激活，用當前的藥理學和遺傳學方法不能完成。光遺傳學利用光控制細胞的活性，優點是，可在空間和時間上精確地應用和消除光。Janovjak、Grusch和同事們重新設計了受體酪氨酸激酶（RTKs），RTKs是基本的細胞表面受體，可在光的控制下檢測生長因子和激素。

　　當一個信號分子與細胞表面的RTKs結合時，兩個受體在一個稱為二聚化的過程中，彼此結合在一起。這一過程可激活細胞中的信號。Janovjak、Grusch和同事們將哺乳動物RTKs激活細胞信號的那部分，與一個光-氧-電壓-傳感域（他們在黃綠色藻類中發現的一種可逆光傳感器）連接在一起。在工程受體中，二聚化步驟和隨后的細胞信號轉導，現在可以通過光打開和關閉，因為藻類蛋白質可以感知光，并彼此結合在一起。在癌細胞中，該工程受體的激活，可導致細胞形態變化、增殖和基因表達和腫瘤惡性增加的特性。在血細胞中，激活會導致細胞出芽，是新血管形成的典型特征。

　　Janovjak和Grusch開發的光激活二聚化調控的RTKs，是第一個光激活的哺乳動物受體二聚化的例子。該工程受體可以通過顯微鏡很容易實現的光強度，在動物模型中進行精確控制。在癌癥和血管內皮細胞中，新開發的受體會觸發復雜的細胞程序。這些細胞代表新的模型，它們的行為受到光的控制，可以用作發現藥物的新方法。在癌癥中，不受控制的細胞信號激活會導致惡性腫瘤相關的特征，與之不同的是，信號轉導的光激活可以提高細胞的存活率和退行性疾病的功能。