调节胚胎发育的光遗传技术

 胚胎最初是一个空心壳体。为了使这个空心的壳体形成具有层层内脏、肌肉和皮肤的生物体，胚胎“壳”的一部分会向内折叠。

同样的事情也发生在果蝇胚胎中，现在，德国海德堡欧洲分子生物学实验室（EMBL）的研究人员，已经确定了一组特殊的细胞，对于第一次这样的折叠来说至关重要。他们还首次发现，细胞排列的形状决定了它们收缩的方向。相关研究结果发表在11月19日的《Developmental Cell》，科学家利用激光作为远程控制，通过这种新技术获得了这些结果。

当果蝇胚胎大约4小时大的时候，在其底部的细胞开始收缩，使组织向内折叠，形成所谓的腹沟。在每一个细胞内，一个肌动蛋白纤维网络，将膜向内拉，从而使它从一个大致圆形的形状，成为一个越来越薄的长方形，随着收缩它把其邻近的细胞拉进胚胎。

EMBL的科学家开发了一种新的技术，他们用激光去除肌动蛋白纤维的固定点，从而防止细胞收缩。通过将这些技术应用于胚胎的不同部位，他们能够精确定位出一组细胞，它们必须收缩才能形成腹沟。同样的方法使他们能够勾勒出胚胎中的一个区域，并防止这个区域外的细胞收缩。通过改变“收缩”区域的形状，他们发现，如果这些细胞被排列成长方形时，才会像它们在正常胚胎中那样收缩。这意味着，从圆矩形形状到长方形形状的“挤压”，并不是由一些内部程序指导的，而是取决于组织的整体形状。

这种新的方法，克服了目前科学家们研究发育所面临的一个主要挑战：使他们能够立即看到效果。相比之下，目前标准的方法，依赖于打开或关闭基因，在该操作的效果看到之前，需要几个小时，甚至几天的时间。

带领这项研究的Stefano De Renzis指出：“到目前为止我们可用的方法，有点像事后到达车祸现场：你知道某一时刻什么事情出了错，但是你不知道什么时候发生的，所以你说不出究竟是什么引发了事故。我们新的光遗传学方法更像是一种远程控制：你打开激光，并在几秒钟内看到效果。”

接下来，De Renzis计划使用这种新方法，来研究发育中的果蝇胚胎细胞如何相互沟通。

该技术已经引起了相当大的兴趣。EMBL科学家已经收到同事的请求，打算在小鼠中进行干细胞和神经管发育的研究，以及其他研究，探究果蝇发育、细胞之间的相互作用等等。