基于上转换微米棒的近红外光选择性激活基因表达

AMchangjin稀土上转换发光材料是一种在近红外光激发下能发出可见光或紫外光的新型发光材料,即可以通过多光子机制把长波辐射转换成短波辐射。天津大学生命科学学院常津教授、王汉杰副教授及其团队设计了一种基于上转换微米棒的选择性光控基因表达系统。该系统首先将羧基化的上转换微米棒固定在玻璃片上,然后与光敏分子——4-羟甲基-3-硝基苯甲酸(4-(hydroxymethyl)-3-nitrobenzoic acid, ONA)分子的对羟基形成酯键,光感分子残余的羧基与介孔二氧化硅基因载体上PEI的氨基结合。当上转换微米棒受到具有较强组织穿透力和较好生物安全性的980nm近红外光照射后,可以将其转换成能量较高的紫外光;由于光敏分子的酯键临位存在一个化学性能活泼的硝基,所以该酯键在紫外光暴露下会发生不可逆的断裂,光敏分子的羟基也随后形成醛基,临位的硝基失去一个氧原子变成亚硝基。光感分子与上转换微米棒之间的酯键断裂后,结合有绿色荧光蛋白(GFP)质粒的二氧化硅基因载体就会从该系统中释放出来,然后进入细胞实现GFP基因的表达。该系统可以通过对目的区域给予980nm的近红外光定向照射来实现基因的选择性表达。该研究提供了一种在体外选择性改造细胞的新思路和新方法。相关论文在线发表在Advanced Materials(doi.org/10.1002/adma.201503961)上。