魔术贴用于人体细胞

细胞相互粘附和与环境粘附的能力是多细胞生命的基础。粘附通过细胞表面的多种受体发生，这些受体与其周围的特定配体结合。尽管这些粘附受体很重要，但是缺乏可用于精确控制它们与环境相互作用的工具。为了解决这一局限，来自Freiburg Signaling Research Excellence Clusters BIOSS和CIBSS的跨学科科学家团队设计了一种粘附受体和一种可以通过光激活的互补合成细胞外环境。该系统可以适用于使其他受体 - 配体相互作用适合于用光进行精确操作。科学家们已经发表了他们的新光遗传学系统传播生物学。

光遗传学利用光来控制蛋白质和它们所涉及的细胞过程。“这项技术彻底改变了细胞信号分析，因为它是非侵入性的，因为它允许对信号传导过程进行精确的时空控制”，该研究的主要作者，Wilfried Weber教授说。光遗传学已被广泛用于控制细胞内的过程。作者决定将光遗传学纳入细胞外领域，特别是测试它们是否可以利用光来控制受体 - 基质相互作用。

研究小组还包括Gerald Radziwill教授和Wolfgang Schamel教授的研究小组，他们将注意力集中在一类重要的受体 - 称为整合素 - 促进对细胞外基质的粘附。“虽然整合素在许多正常的生物过程中起着重要作用，但它们也可以促进癌症的生长和扩散，因此被作为抗癌疗法的目标进行探索。” 第一作者朱莉娅巴斯克解释说。

为了利用光控制整合素介导的粘附，科学家们首先开发了一种涂有光敏植物蛋白质的光谱法，即植物色素B.然后他们设计了一种配有光敏色素相互作用因子(PIF6)的OptoIntegrin，并在癌细胞中表达这种受体。植物色素B通常以其无活性形式存在，但当暴露于特定波长的红光时，它被激活并可被PIF6结合; 当暴露在红外线下时它切换回非活动形式。“最激动人心的实验是当我们首次在OptoMatrix上发出红光时：表达OptoIntegrin的细胞立即粘附在基质上并激活细胞内信号传导过程。然后，当我们使用红外线时，它们几乎完全脱离。” 巴斯克解释道。“基本上，我们已开发出用于人体细胞的光控维可牢栓”。

该系统不仅允许以高时间精度打开和关闭整合素 - 基质相互作用; 它还允许空间控制。表达OptoIntegrins的细胞的强烈依从性仅发生在已经用光激活的Optomatrix部分。“该系统可作为使用光线精确时空控制其他受体 - 配体相互作用的蓝图。” 韦伯说，他也是最近推出的CIBSS卓越集群发言人小组的成员。“将在CIBSS中开发的这种和其他光遗传学和化学功能控制技术将为我们提供对生物信号传导过程的时空动态的前所未有的控制和洞察力。”