香港科技大学的研究团队成功研发出一种名为CarGAP的化学光遗传学工具，该工具通过结合维生素B12和绿光，实现了对细胞间通讯的精确控制。间隙连接作为细胞间直接交流的微观通道，其功能调控对于理解生命活动至关重要。这项创新技术能够按需关闭和开启这些通道，为分子和电信号的传输提供了前所未有的时空调控能力。
间隙连接在细胞活动中扮演关键角色，负责传递离子和小分子，协调从心跳到大脑功能等多种生理过程。当这些通道功能异常时，可能导致心血管疾病或发育障碍等健康问题。传统研究方法如基因敲除或化学抑制剂存在永久性、非特异性或毒性等局限，因此开发一种可逆、高精度的调控工具一直是细胞生物学领域的迫切需求。
CarGAP系统的工作原理涉及将间隙连接蛋白与光敏维生素B12结合域融合。在黑暗条件下，添加维生素B12会促使蛋白质聚集，从而阻塞通道；照射570纳米绿光则能触发解聚，重新打开通道。这一设计使研究人员能够通过简单的维生素和光刺激来控制细胞通讯。
研究团队在哺乳动物细胞和活体果蝇中验证了CarGAP的有效性，成功调控了荧光染料和免疫信号分子的转移，并记录了电耦合的恢复。在果蝇卵巢实验中，该工具还能影响干细胞行为和卵子发育，展示了其在复杂生物系统中的适用性。该研究成果已发表在《美国国家科学院院刊》上。
共同通讯作者孙飞教授表示：“CarGAP为我们提供了细胞通讯最基本形式之一的遥控界面。通过结合维生素B12的生物相容性和光控制的精确性，我们现在可以探究细胞如何在胚胎、大脑或肿瘤中实时协调其行为。这一工具为细胞的动态语言打开了一扇新窗口。”这项技术为研究发育、免疫和神经活动提供了新方法，在疾病机制理解和再生医学领域具有应用潜力。
出版详情：作者：Hong Kong University of Science and Technology；标题：《Chemo-optogenetic tool uses vitamin B₁₂ and green light to precisely regulate cell communication》；发表于：《Proceedings of the National Academy of Sciences》(2025)。
