远红光一照，干细胞就开工！上海科学家利用合成生物学等交叉技术，设计出内源基因转录装置

伸指射出一道光，眼前的生命体就开始了改变。《西游记》里的神话在上海科学家的实验室里变成了现实：利用一束远红外光，他们实现了控制干细胞分化为具有生物功能的神经细胞的过程。昨天凌晨，美国《国家科学院院刊》发表了该成果。

实现这一“神话”的是华东师范大学生命科学学院、上海市调控生物学重点实验室“青年千人”叶海峰研究员课题组。研究人员巧妙利用合成生物学、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CRISPR-dCas9内源基因转录激活装置，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。

叶海峰介绍，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，合成了远红光调控的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。从理论上讲，利用该技术只要一束远红光就可以控制干细胞分化成任意一种想要的功能性细胞，比如心脏细胞、神经细胞等。利用远红光调控的这一系统，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。未来，在再生医学领域，比如对于肌肉萎缩的治疗等，也将带来新的希望。

该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，可被广泛用于精准表观遗传调控或重编程，为研究内源基因组基因功能和转化医学应用研究提供强有力的技术支持。

作者：许琦敏
编辑：朱颖婕
责任编辑：樊丽萍

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