蓝色光开启基因，糖尿病治疗新希望

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（文/Ed Yong）II型糖尿病患者必须通过服用药物或注射胰岛素才能将血糖维持在正常水平。但是在瑞典的一个实验室，那儿的糖尿病大鼠有着更为便捷的解决办法，当它们需要更多胰岛素时，只需来个蓝色光浴就行了。
8 l* J4 F+ _% [- g这些大鼠是苏黎世联邦理工大学叶海峰(Haifeng Ye)的研究对象，他研究出了一种利用光猝发来开启单个基因的方法。尤其是蓝光，它能在老鼠体内激起一个化学链式反应，最终开启一个叫做胰高血糖素样肽(Glucagon-Like Peptide 1，GLP-1)的基因，GLP-1能调控胰腺分泌出更多的胰岛素，使细胞对胰岛素更敏感，还能增加饱腹感。
叶海峰的工作融合了目前生物学界两种最激动人心的技术，即光遗传学和合成生物学，前者利用光猝发来控制细胞中的事件，后者构造了自然界不存在的新生物回路。在一个相关的评论中，布莱恩?周(Brian Chow)和埃德?博伊登(Ed Boyden)（光遗传学创立者之一）将这项新技术称为“合成生理学”。
叶海峰的研究首先从细胞试验开始。有一种叫做黑视素(melanopsin)的蛋白，控制着我们身体的生物钟，它通常存在于视网膜细胞中，但是叶海峰将它加入了人类肾脏细胞中。黑视素在蓝色光照射下，会引发钙离子激增。叶对细胞进行了重新编程，使钙离子浓度的变化能够激活一个叫做活化T细胞核因子(nuclear factor of activated T cells, NFAT)的基因，这个基因是启动其他基因的开关，这样叶海峰就可以利用蓝色光束开启任何基因了。
; s# q" O1 I5 @& o随后叶海峰将一些细胞做了处理使得NFAT基因激活了GLP-1基因，然后把这些细胞植入糖尿病大鼠的皮下并将大鼠置于一个蓝色光照射下的小室里。几小时后，它们的胰岛素水平迅速上升，血糖水平下降。
叶海峰的研究还不能用来治疗糖尿病，它只是一个概念验证，可能是一个里程碑的初步阶段。首先，钙离子浓度变化和细胞内所有事件都有关，所以蓝光猝发可能会造成预料之外的结果。这项研究的领军人物马丁?富塞内格尔(Martin Fussenegger)表示，对副反应的担忧使他们在很长一段时间内都没有开始这个项目，“但是当我们最终做了之后，我们发现根本没有什么问题”，他说。
" x: l% r2 v/ l( K0 [% l3 U叶海峰和富塞内格尔正在寻找把这项技术应用到临床的商业伙伴。同时，他们也在集中精力研究其他的应用，即制造难以生产的药物，他们的结果表明这也是可行的。
) h  }- q! ]3 A- o. Y% u) B9 l# p! ?他们重新编程了细胞，将它们培养在一个大桶（一个“生物反应器”）中，从桶上方照进蓝光，来产生一种叫做分泌型碱性磷酸酶(secreted alkaline phosphatase, SEAP)的蛋白。通过控制光照模式和时间，他们能在一定时间内生产出一定数量的蛋白。这种控制水平对制药工业来说是一个巨大的挑战，但叶海峰轻松地实现了这一点，而且他在整个过程中没有向细胞中添加任何物质。
上面提到的这些只是合成生物学潜在应用的一部分，这个团队还能利用这项技术在肿瘤内开启一个将抗癌药物汇集起来的基因生产线。或者在谨慎控制之下，通过开启一个破损或缺失基因的可用拷贝来治疗遗传性基因疾病。像这样的结果对于合成生理学是很重要的，这个领域常被指责为只是雕虫小技而已，但它有着巨大的潜力。
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博主介绍：Ed Yong，著名科学作者。他白天在英国癌症研究中心上班，晚上回家写他自己的科普博客Not Exactly Rocket Science。他的文章被众多知名刊物采用，包括New Scientist, Nature, the Economist, the Guardian, the Daily Telegraph以及SEED等。

hjhglu571

这种光是简单的蓝色光吗？

氦氖氩氪氙

对副反应的担忧使他们在很长一段时间内都没有开始这个项目，“但是当我们最终做了之后，我们发现根本没有什么问题”，他说。
3 B! y# j) U5 f3 _; U- C: q总之前景广阔，但应用于人身上有关适应性、安全性等问题必然不少，希望打开了一扇窗