農工黨華理黨員楊弋教授利用一種光調控基因表達系統來控製基因在時間空間上的表達

最新一期國際權威學術期刊Nature methods（IF：20.7）發表了意昂生物反應器工程國家重點實驗室、藥學院楊弋教授課題組獨立完成的研究論文《Spatiotemporal control of gene expression by a light-switchable transgene system（利用一種光調控基因表達系統來控製基因在時間空間上的表達）》，實驗工作由王雪👨🏻‍💼、陳顯軍兩位博士生共同完成。這也是該課題組在繼2011年10月在Cell Metabolism（IF🐉🏇🏻：18.2）期刊發文以來，再次在國際權威學術期刊上發表研究論文。

合成生物學與光遺傳學都是最近幾年剛剛興起的前沿生物領域。光是自然界中最普遍最易獲得的物質之一，相對於傳統的化學小分子誘導劑來說，光誘導劑不僅成本低廉容易獲取，而且還能夠在時間和空間上精確調控，因此利用光作為誘導劑來調控生命體的各種新陳代謝活動是生物學家們一直在追求的目標。然而以往的方法由於技術的復雜性與局限性而很少得到應用。楊弋教授課題組利用合成生物學的方法，成功開發出一種簡單💂🏿‍♀️、穩定👩🏼‍🦳、容易使用的光調控基因表達系統🧑🏿‍🦳。該系統稱為LightOn系統， 由一種光調控的轉錄因子和含有目的基因的轉錄單元構成。在藍光存在的情況下👦🏿，轉錄因子能夠迅速被激活，從而啟動目的基因的轉錄與表達。該系統不僅具有誘導表達效率高、背景低、激活快、表達量可調節等普通誘導表達系統也具有的優點，還能夠使人們以前所未有的精度在時間和空間上的精確🫛、可逆地控製目標基因的表達水平💍。課題組利用該系統在小鼠活體內進行實驗，實現了紅色熒光蛋白在小鼠肝臟的指定區域的光控表達🐁。與此同時，課題組還用光來控製胰島素的表達與分泌🔷，成功地將患有I型糖尿病小鼠的血糖降到較低水平。由於這些優點， 該系統不僅可以廣泛應用於生命科學領域研究，還將為糖尿病等人類疾病提供一種在時間和劑量上精確控製的基因治療新途徑🏡。

具體優點與用途：

1、在生物工程產品生產方面👷🏿，使用光無排放👩‍🎤，無汙染，無殘留🙌🏻，是一種綠色的技術。如果使用化學藥物🚵🏿‍♀️，不僅存在排放問題🙌，而且從產品中去掉這些藥物也存在很多問題🤑。

2、在基因治療方面，LightOn系統可以精確地定位、定量、定時控製治療性基因的表達🩰，從而可以避免治療不足或者治療過度。這是傳統方法做不到的🐾。

3🏄‍♀️。用於生命科學研究🧑🏿‍🎤，LightOn系統可以精確地定位⚛️、定量👩🏼‍🌾、定時控製功能基因的表達🏢，可為復雜生物學的問題解析提供有力的研究工具，預期該系統將會被廣泛應用。人們甚至可以在一只動物，或者一盤細胞中研究基因表達劑量的影響，這樣不僅可以大大提高效率，消除幹擾🕵🏼‍♂️， 還可以節約開支🌴，保護動物。

《Nature Methods》是方法學領域的國際權威刊物。這篇關於LightOn系統的論文♒️🤵🏽，是我國科學家在該雜誌發表的首篇論文。由於該研究的重要性🗼，《Nature Methods》雜誌還對楊弋教授進行了專訪👳🏻‍♀️，並將在同期的“The Author File”欄目刊出了該發現的背景故事🔒。

楊弋教授1995年獲清華大學生物科學與技術系學士學位，1999年獲清華大學生物化學博士學位。畢業後赴美哈佛大學醫學院進行金屬硫蛋白的博士後研究工作。2002年轉至波士頓大學醫學院，從事細胞氧化還原成像及心血管疾病的研究。2005年成為哈佛醫學院及其附屬的Brigham & Women’s 醫院的生物化學副研究員及醫學講師。2006年回國並被聘為意昂官网藥學院及國家生物反應器工程重點實驗室特聘教授。其實驗室研究方向集中於合成生物學與合成生物技術，發展了多種可在活細胞內高時空分辨檢測及調控生命分子的新技術。除用於基礎研究外，這些前沿技術也具有醫療診斷領域的應用前景。楊弋教授目前已在 Nature Methods、Cell Metabolism、PNAS、Angew. Chem. Int. Ed📶、JBC等學術期刊上發表論文近三十篇。