近日，我院梅青松教授課題組以太阳集团app首页為唯一通訊單位在Journal of the American Chemical Society發表了題為“Hydrophobicity Regulation of Energy Acceptors Confined in Mesoporous Silica Enabled Reversible Activation of Optogenetics for Closed-Loop Glycemic Control”的重要成果（圖1）。

圖1.文章标題頁截圖

光遺傳學技術的發展為阿爾茲海默症、惡性腫瘤等疾病的診療提供了新的手段，然而，現有的光遺傳學技術很難根據治療過程中疾病标志物表達水平的動态變化來閉環調節治療的強度和時間，容易導緻光基因過度表達，引起疾病的惡化或降低療效。鑒于此，梅青松教授課題組在前期上轉換發光調控研究的基礎上（Nature Commun.,2022,4741），設計了一種基于分析物誘導介孔内配體動态遷移策略的上轉換發光可逆探針，其通過動态監測疾病标志物的實時濃度水平，自适應調控探針光強度，控制光基因表達水平，實現疾病的穩定、可控診療。

圖2. 葡萄糖可逆探針用于自反饋調控光基因表達，實現血糖濃度的穩定控制

該項研究設計了一種在上轉換納米探針介孔二氧化矽層限域内配體疏水性動态調節介導的能量傳遞機制，以實現葡萄糖的實時動态監測。苯硼酸修飾的熒光素分子在與葡萄糖反應前後表現出可逆的疏水性質變化，從而使其在介孔二氧化矽層的疏水孔隙中實現可逆的内向/外向遷移，改變其與納米顆粒能量傳遞效率，動态調整上轉換發光顆粒的藍光強度。進一步利用該可逆探針與光基因工程化細胞共同包裹形成水凝膠智能診療系統。上轉換發光探針的藍色熒光激活工程化細胞上對應的光敏蛋白，引發下遊級聯通路，使其合成胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）,并刺激胰島細胞合成胰島素，降低血糖濃度。同時，血糖水平的降低會自反饋調節納米探針的發光強度，減弱光遺傳表達水平，避免過表達引起的低血糖。本文将化學與生物傳感策略與光遺傳合成生物學有機結合，為基于光遺傳學的疾病診療提供了新的研究思路。

論文第一作者為太阳集团app首页博士生盧麒，通訊作者為梅青松教授。該研究得到了國家自然科學基金、廣東省自然科學傑出青年基金和太阳集团app首页交叉學科培養等項目的資助。