在细胞技术中，仅仅问“递送了什么”是不够的。同样重要的是，递送的物质在何处、何时开始发挥作用。研究人员提出用光来解决这一难题：他们将具有生物活性的蛋白质包裹进微小的胶囊中，然后用激光脉冲触发其在神经组织前体细胞内释放。该研究于9十月发表在 Scientific Reports.
这些胶囊可以想象成带有光控锁的微型包裹。其直径约为1,7微米。内部包裹了两种蛋白质：BDNF（脑源性神经营养因子）和NeuroD1（一种转录因子，能帮助细胞走上转变为神经元之路）。细胞会自行摄取这些聚合物胶囊。随后，研究人员将激光对准选定的区域，内容物便恰好在那个位置释放，而不是在整个样本中释放。
在实验室实验中，这种局部激活影响了分化过程：前体细胞逐渐获得了特化细胞的特性。如今，这一过程可以在所需的细胞中、在所需的时刻被精准触发。
科学家比较了两种照射模式：单光子和双光子激发。在选定的参数下，细胞能够存活。双光子方案尤为方便：效应仅出现在极小的焦点内，其体积小于一微米，因此作用可以被非常精确地定位。
还有一个实际优势：胶囊可以被观察。根据论文数据，其荧光信号在细胞内两周内仍可分辨，因此递送的载体能够被随时间追踪。一项任务相近、使用光转换聚合物胶囊的研究走得更远：研究人员追踪了单个神经细胞，胶囊在其内部保持稳定长达五周。该研究中的光转换在单光子和双光子照射下同样都能起作用。
这一方法的核心价值在于可控性。如果能够在选定的位置和给定的时刻发出信号，就拥有了研究神经细胞发育的工具：可以更准确地了解单个细胞如何对刺激作出反应，以及它的命运随后如何变化。
这一想法本身并不新鲜。2015年，加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校的诺伯特·赖希团队表明，空心金纳米颗粒和近红外激光能够在空间和时间上控制细胞内蛋白质的释放。研究结果发表在 Molecular Pharmaceutics上。还有一个例子：包裹在纳米颗粒中的BDNF在波长为808纳米的红外激光作用下释放，并支持了培养中人类神经前体细胞的生长和分化。与此同时，红外光被证明比同一研究中测试的紫外光毒性明显更低。
如今这一话题显得尤为应景：5十月2026年， 诺贝尔生理学或医学奖 授予了卡尔·戴瑟罗特、彼得·黑格曼和格奥尔格·纳格尔，以表彰他们与光控离子通道和光遗传学相关的发现——光遗传学是一种用光控制神经细胞活动的方法。研究与创新 这段历史的源头可追溯到单细胞藻类 Chlamydomonas reinhardtii：黑格曼、纳格尔及其同事研究了它的感光蛋白——通道视紫红质，它们如同离子通道一样，在光照下打开。2005年，戴瑟罗特及其合著者表明，将通道视紫红质-2导入神经元，能够用短暂的蓝光脉冲触发其电活动。
两种方法都利用光来精确作用于细胞：光遗传学控制细胞的电活动，而所研究的微胶囊则控制蛋白质的释放。
这项研究开启了更精确地控制神经细胞发育的前景。在细胞培养实验中，科学家表明，光能够局部释放蛋白质，并在选定的参数下保持细胞存活。下一阶段是研究胶囊向活体组织的递送、在生物体内进行光激活的方式以及该方法的长期安全性。这些研究将有助于评估其在未来细胞疗法中的潜力。如今，这一平台已经为科学家提供了宝贵的工具：能够观察单个细胞如何对信号作出反应，以及它的后续发育如何变化。
