科学家用远红光操控干细胞分化

来源：中国科学院

　　华东师范大学生命科学学院叶海峰课题组利用合成生物学、光遗传学、基因编辑、再生医学等多学科技术交叉手段，首次开发了远红光调控的内源基因转录激活装置。研究成果于美国时间7月2日在线发表于美国《国家科学院院刊》。

　　研究人员首次实现利用远红光操纵基因组基因的表达调控，建立了远红光调控内源基因表达的技术体系。利用该技术方法，研究人员实现了用一束远红光来控制干细胞分化为具有生物功能的神经细胞。

　　他们利用合成生物学和光遗传学的理念，将来自于红细菌中响应远红光的蛋白BphS、链球菌中的转录因子BldD、酿脓链球菌中的dCas9蛋白等经人工设计、拼接、组装合成远红光调控的CRISPR-dCas9内源基因转录装置（简称FACE系统）。在远红光照射下，通过sgRNA/dCas9的精准定位，可以实现用光来操控目标基因表达的目的。利用远红光调控的FACE系统，研究人员可以通过精确调控光束实现体内外靶标基因的可逆激活，具有高度时空特异性、强组织穿透力以及无毒副作用等优点。

　　据悉，该研究首次在细胞水平和动物体内实现了利用远红光操控基因组内源基因的表达，并在远红光诱导下，成功地将iPSCs诱导分化为功能性神经细胞。这些研究进一步开拓了光遗传学工具箱，为哺乳动物细胞基因组的精密时空遗传调控的基础理论研究和转化应用研究奠定了基础，进一步促进了基于光遗传学的精准治疗和临床转化研究。