农工党华理党员杨弋教授利用一种光调控基因表达系统来控制基因在时间空间上的表达

最新一期国际权威学术期刊Nature methods（IF：20.7）发表了我校生物反应器工程国家重点实验室、药学院杨弋教授课题组独立完成的研究论文《Spatiotemporal control of gene expression by a light-switchable transgene system（利用一种光调控基因表达系统来控制基因在时间空间上的表达）》，实验工作由王雪、陈显军两位博士生共同完成。这也是该课题组在继2011年10月在Cell Metabolism（IF：18.2）期刊发文以来，再次在国际权威学术期刊上发表研究论文。

合成生物学与光遗传学都是最近几年刚刚兴起的前沿生物领域。光是自然界中最普遍最易获得的物质之一，相对于传统的化学小分子诱导剂来说，光诱导剂不仅成本低廉容易获取，而且还能够在时间和空间上精确调控，因此利用光作为诱导剂来调控生命体的各种新陈代谢活动是生物学家们一直在追求的目标。然而以往的方法由于技术的复杂性与局限性而很少得到应用。杨弋教授课题组利用合成生物学的方法，成功开发出一种简单、稳定、容易使用的光调控基因表达系统。该系统称为LightOn系统， 由一种光调控的转录因子和含有目的基因的转录单元构成。在蓝光存在的情况下，转录因子能够迅速被激活，从而启动目的基因的转录与表达。该系统不仅具有诱导表达效率高、背景低、激活快、表达量可调节等普通诱导表达系统也具有的优点，还能够使人们以前所未有的精度在时间和空间上的精确、可逆地控制目标基因的表达水平。课题组利用该系统在小鼠活体内进行实验，实现了红色荧光蛋白在小鼠肝脏的指定区域的光控表达。与此同时，课题组还用光来控制胰岛素的表达与分泌，成功地将患有I型糖尿病小鼠的血糖降到较低水平。由于这些优点， 该系统不仅可以广泛应用于生命科学领域研究，还将为糖尿病等人类疾病提供一种在时间和剂量上精确控制的基因治疗新途径。

具体优点与用途：

1、在生物工程产品生产方面，使用光无排放，无污染，无残留，是一种绿色的技术。如果使用化学药物，不仅存在排放问题，而且从产品中去掉这些药物也存在很多问题。

2、在基因治疗方面，LightOn系统可以精确地定位、定量、定时控制治疗性基因的表达，从而可以避免治疗不足或者治疗过度。这是传统方法做不到的。

3。用于生命科学研究，LightOn系统可以精确地定位、定量、定时控制功能基因的表达，可为复杂生物学的问题解析提供有力的研究工具，预期该系统将会被广泛应用。人们甚至可以在一只动物，或者一盘细胞中研究基因表达剂量的影响，这样不仅可以大大提高效率，消除干扰， 还可以节约开支，保护动物。

《Nature Methods》是方法学领域的国际权威刊物。这篇关于LightOn系统的论文，是我国科学家在该杂志发表的首篇论文。由于该研究的重要性，《Nature Methods》杂志还对杨弋教授进行了专访，并将在同期的“The Author File”栏目刊出了该发现的背景故事。

杨弋教授1995年获清华大学生物科学与技术系学士学位，1999年获清华大学生物化学博士学位。毕业后赴美哈佛大学医学院进行金属硫蛋白的博士后研究工作。2002年转至波士顿大学医学院，从事细胞氧化还原成像及心血管疾病的研究。2005年成为哈佛医学院及其附属的Brigham & Women’s 医院的生物化学副研究员及医学讲师。2006年回国并被聘为华东理工大学药学院及国家生物反应器工程重点实验室特聘教授。其实验室研究方向集中于合成生物学与合成生物技术，发展了多种可在活细胞内高时空分辨检测及调控生命分子的新技术。除用于基础研究外，这些前沿技术也具有医疗诊断领域的应用前景。杨弋教授目前已在 Nature Methods、Cell Metabolism、PNAS、Angew. Chem. Int. Ed、JBC等学术期刊上发表论文近三十篇。