瑞士研究人员利用源于人类视网膜的一个蛋白，发明了一种用光来控制目标基因表达的方法。科学家们说，短期来看这项技术通过精确控制蛋白质生成，可以用来促进生物制药的产量，比如那些治疗癌症的药物。长期来看，工程改造过的携带光敏开关的细胞可以移植进入患者体内，按需求生成某种缺失激素，比如胰岛素。

　　瑞士联邦理工学院（Swiss Federal Institute for Technology）的马丁·傅珊格（Martin Fussenegger）及其同事对细胞进行工程改造，使其能够携带一种来源于人类视网膜的编码光敏蛋白的基因。这种光敏蛋白叫做黑视蛋白（melanopsin），暴露于光下时可以引起细胞内部钙含量的激增。钙激增可以激活次要成分，即与任何感兴趣基因相联系的蛋白。将细胞置于光下可以引发钙激增，然后钙激增激活相应蛋白，进而开启目标基因。在培养细胞中所进行的实验显示，光照的时长和强度可以控制基因表达量和表达时长。

　　研究人员通过将光控细胞移植进入患有糖尿病的小鼠并利用光来控制其胰岛素水平，由此验证了这项技术的效果。当光控细胞仅仅移植在皮肤下面时，暴露在蓝光下引发了胰岛素生成。在第二次实验中，研究人员将细胞封装在一个多孔性材料囊中，并连同一条可以在需要时传送光的光纤电缆，将其移植进入身体更深入的部位。两种方法都能够控制小鼠的血糖。这项研究发表在上周的《科学》杂志上。

　　瑞士的这项研究是人们利用光来控制越发复杂的生物功能的最新成果。多数研究集中在大脑细胞上，通过光敏通道使其激活或沉默——这一领域被称为光遗传学（optogenetics），发展迅速。但是一些研究人员正在将光遗传学技术与合成生物学融合起来。合成生物学是分子生物学的一个分支，尝试对细胞进行工程改造使其可以执行有用的功能。波士顿大学（Boston University）的一位生物工程师詹姆斯·柯林斯（James Collins）说，“人们对利用光来引发各种生物学途径越来越感兴趣。”他还说，光不像多数化学引发因子，它可以“以一种十分定位性的方式”来传送。

　　傅珊格说，除了胰岛素，这项技术还有潜力用来传送其他种类的治疗用蛋白质，比如人类生长激素。他说，目前，这些蛋白由在生物反应器中培养的工程改造细胞生成，然后用注射或其他方法来运送，“但是现在你可以在患者体内生成它，并且依靠使用光而不是注射来达到正确剂量。”

　　傅珊格说，事实上，这项研究的一个近期应用就是在生物制药生产中，生物反应器中治疗用蛋白的生产。许多这类蛋白是对产生它们的细胞有毒的，妨碍了产量。但是如果蛋白生成可以用光来精确控制，研究人员就可以先增殖这些细胞，然后再激活蛋白的生成，按需要调节蛋白生成的进行或停止，以保持细胞的健康状态。