我们的身体就像一个巨大的“工厂”，细胞在其中忙碌地工作。基因就像是工厂里的“操作手册”，告诉细胞该做什么。随着基因技术的发展，人们已经能够在一定程度上“改写”基因，让细胞制造特定的产物，实现治疗等目的。

有时，我们希望细胞在特定的时候做特定的工作，这就需要一个远程控制系统。光照变化是地球上的生物共同面临的环境，对生命节律等活动有着重要的影响。科学家们发现，光线能够调节一些生物的基因表达，这成了构造基因“遥控器”的灵感。近日，有研究团队开发了新一代红光调控转基因表达控制系统，能够通过红光照射，控制小鼠体内经过基因改造的细胞按需生产胰岛素、抗肥胖药物蛋白，实现减肥、降血糖的目的。

这项研究于2024年11月27日发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上，作者是华东师范大学生命科学学院、上海市调控生物学重点实验室、医学合成生物学研究中心研究员叶海峰团队。

先前有文章报道耐辐射奇球菌的光敏蛋白DrBphP在红光的照射下，能与纳米抗体LDB3相互作用；而当照射远红光时，这两种蛋白则会分离。基于此，该研究团队将来源于拟南芥、构巢曲霉的光敏蛋白N端结构分别与DrBphP的光敏核心区进行理性组合，生成了嵌合光敏蛋白FnBphP和PnBphP，这两个新生成的蛋白在红光照射后与LDB3结合得更加稳定，再经过基因线路组装开发了REDLIP基因光控系统。

有了光控“开关”，还要想办法将它“安装”到目标细胞中。研究人员们通过一种基因治疗载体（AAV，腺相关病毒）将光控系统基因递送到小鼠的肌肉和肝脏组织，“指挥”它们自行生产出光控“开关”并安装到自己身上。

肌细胞和肝脏细胞本身并不能生产出胰岛素等治疗物质。研究团队在AAV载体中还加入了生产胰岛素和减肥治疗蛋白（TSLP）的基因，让目标细胞能在光控开关的控制下生产这两种药物蛋白。研究结果发现，拥有这些“改造”细胞的疾病模型小鼠（糖尿病、肥胖），在通过照射红光之后，血糖水平降低，体重得到控制。

自然光中也包含红光，可能在不需要治疗的时候激活这些光控细胞。为了解决这个问题，研究团队还开发了一种LED贴片，将这些改造的细胞（如肌肉组织处）遮盖住，只在需要治疗的时候通过智能手机APP开启红光。实验表明每3天只需要光照半个小时即可实现显著体重下降，达到光照减肥的效果。