【科大突破】CarGAP分子閥門登場！維生素B₁₂加綠光 精準操控細胞溝通｜生物科技新里程

香港科技大學（科大）的研究團隊成功研發出一項名為「CarGAP」的創新分子工具，能夠利用維生素B₁₂和綠光精確控制細胞間的通訊通道——間隙連接。這項突破性技術允許研究人員像開關一樣，精確地開啟或關閉細胞間的直接聯繫，從而以前所未有的時空精度調控分子和電訊號的流動。

間隙連接在維持生命活動中扮演著關鍵角色，負責傳遞離子、第二信使及小分子，協調心跳和腦部功能等重要生理過程。然而，傳統研究方法如基因敲除或化學抑製劑存在不可逆、不精確或毒性等問題，限制了對其功能的深入理解。此次科大團隊開發的CarGAP系統，旨在克服這些限制，提供一種可基因編碼、響應無害刺激且具備高度精確性的調控手段。

CarGAP系統的獨特之處在於其結合了生物兼容性的維生素B₁₂和精準的光學控制。研究人員將間隙連接蛋白與一種對維生素B₁₂和綠光敏感的細菌蛋白融合。在黑暗中添加維生素B₁₂（AdoB12）可誘導蛋白結構域聚集，物理性地阻斷細胞間通道；而施加570 nm的綠光則能促使這些阻塞物解聚，重新開放通道。這種「關閉靠維生素，開啟靠光」的機制，為細胞間通訊的實時調控提供了極大的便利。

該技術已在多個層面上得到驗證。研究團隊成功在哺乳類動物細胞中調控了熒光染料和免疫信號分子的傳遞，並通過遠紅電壓傳感器光學記錄了細胞間電耦合的恢復。更為重要的是，CarGAP系統被成功引入活體果蠅卵巢，用於阻斷和恢復幹細胞與其微環境細胞間的關鍵信號分子cAMP流動，直接影響了幹細胞行為和卵子發育。科大化學及生物工程學系孫飛教授表示，CarGAP為研究細胞協調行為提供了強大的新工具，有助於理解胚胎發育、大腦功能乃至腫瘤的複雜動態過程。

此項研究成果已發表於《美國國家科學院院刊》，題為「維生素B₁₂與光協同調控的間隙連接」。研究由科大孫飛教授、解亭教授、前研究助理教授屠仁軍教授（現任南京東南大學教授）以及北京大學鄒鵬教授合作領導，共同第一作者包括科大博士生崔舵、黄鑫彧及北京大學博士後研究員劉書彰博士。

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