10月5日,2026年诺贝尔生理学或医学奖揭晓:卡尔·戴瑟罗斯、彼得·黑格曼、格奥尔格·纳格尔,因“光门控离子通道与光遗传学”的发现共同获奖。“一束光控制大脑”,成为这两天最受关注的话题之一。
但很多人没有注意到,光遗传学的“光”,还出现在了另一个战场——不是控制大脑,而是复刻疾病。2023年,一篇发表于《Cell Stem Cell》的研究,用一束蓝光,在培养皿里重演了帕金森病最核心的病理变化:α-突触核蛋白(α-syn)的聚集。今天,就借诺奖的热度,把这个“光遗传辅助的iPSC帕金森疾病模型”讲清楚。
帕金森病是全球第二常见的神经退行性疾病,标志性病理是黑质多巴胺能神经元的丢失,以及路易小体——主要由错误折叠、聚集的α-突触核蛋白构成。
研究帕金森病最棘手的问题之一,是“重现病理”所需要的时间太久:α-突触核蛋白的聚集通常要经历十年以上的衰老过程,而患者来源的iPSC在重编程时,会把细胞的病理状态“重置”回胚胎状态。也就是说,即便你拿到一位帕金森病人的iPSC,分化出的神经元也往往“看起来健康”,要等上数月甚至更久才可能出现疾病特征。
动物模型能模拟部分表型,但难以完全复现人类病理。业界一直缺一个能“快速、可控、在人类细胞里”重现α-突触核蛋白聚集的工具。这篇文章,或许给出了一个可行的思路。

约翰·霍普金斯大学与汉阳大学的团队联合开发了一套系统,命名为OASIS——光遗传学辅助的α-突触核蛋白聚集诱导系统。
原理并不复杂:把α-突触核蛋白与一种光敏蛋白Cry2clust融合,通过CRISPR-Cas9定点敲入患者iPSC(SNCA三倍体,帕金森病致病突变)。Cry2蛋白有一个特性:蓝光照射下会发生同源低聚。于是蓝光一照,被“绑”在α-突触核蛋白上的Cry2开始互相靠近,顺带把α-突触核蛋白也“拉”到一起,加速聚集。

效果如何?在帕金森患者iPSC分化的中脑多巴胺神经元和中脑类器官中,470纳米蓝光照射数天至数周,就能诱导出典型的病理聚集体——它们能被pS129、5G4、Syn303等多种病理性标志物识别;聚集体会从神经突区域蔓延,并传递给邻近神经元;同时TH阳性多巴胺神经元出现选择性死亡,凋亡标志物cleaved caspase-3升高。简单来说,人体内需要十几年才走完的病理过程,被压缩到了几天到几周。

模型快,就能用来筛药。团队将OASIS改造成高内涵成像(HCI)筛选体系,Z′因子达0.550(大于0.5即认为体系可靠),对1280种小分子化合物进行初筛,得到19个候选(命中率约1.5%),二次验证后锁定5个,最终在病人神经元与类器官中确认两个有神经保护作用:CDC与BAG956。其中BAG956走得更远:在独立于OASIS的α-突触核蛋白预制纤维(PFF)模型(小鼠原代神经元、非OASIS人iPSC神经元、乃至注射PFF的小鼠)中都显示出效果。

这套系统的价值不只在帕金森病。2022年12月美国《FDA现代化法案2.0》签署后,FDA不再强制要求所有新药开发都用动物试验,业界对“非动物临床前测试方法”的兴趣明显上升。OASIS这类“人源细胞+光控病理”平台,被认为是符合这一方向的候选模型之一。
但也要说清楚边界:BAG956目前仍处于研究阶段,距离成药和临床还有很长的路;论文也坦承,其结论还需要更多遗传背景的细胞系验证,转录组、蛋白组等更全面的机制研究也有待开展;这套“光控聚集”思路能否推广到tau蛋白病、亨廷顿病等其他蛋白聚集疾病,尚待探索。
同样需要说明的是,动物模型至今仍是神经退行性疾病研究的重要工具。OASIS不是要“取代”它们,而是提供一个新的、更接近人类病理的体外补充。
【iPSC建系服务】索码生物拥有10年建系经验,已成功构建超过1000株iPSC细胞系,成功率大于99%,覆盖健康人及多种疾病背景样本,可定制化完成体细胞重编程、克隆筛选与多能性鉴定。
【基因编辑服务】覆盖敲除(KO)、敲入(KI)、点突变等多种编辑策略,可与iPSC建系衔接,提供“建系+编辑+鉴定”一站式方案,助力疾病建模与药物筛选更快落地。