光可提供能量并驱动细胞代谢，并使有机体能够看到或感知到环境并做出适应其生存的细胞活动。将光遗传学与合成生物学相结合，设计合成基于光控开关的基因表达系统，可对细胞活动进行精确和无创的调节，光遗传学工具已较广泛地应用于构建干细胞来源的类器官。Repina等结合了光遗传学刺激和单细胞成像方法研究人类胚胎干细胞自组织精确控制形态发生信号动态，利用光遗传系统，大范围地激活标准Wnt/β-catenin信号通路，高效地驱动了3D培养的胚胎干细胞亚群中的Wnt信号，从而诱导分化、迁移和细胞分选。Ivano等在人类神经类器官模型中局部激活了Sonic Hedgehog信号。高分辨率空间转录组学和单细胞分析表明，这种局部诱导足以在三维空间生成空间分化模式的类器官，并提出将光遗传学扰动与空间转录组学结合起来，可重新编程并研究类器官中的不同细胞的命运和组织模式。因此，与在培养基中添加生长因子相比，光遗传学诱导可以以更可控的方式形成与人体组织结构更相似的类器官模型，光遗传学工具也将为理解器官组织形状和机械传导以及如何从干细胞中构建肿瘤类器官提供新的途径。
 

出自《肿瘤类器官及其在合成生物学中的研究进展》作者孟倩，尹聪，黄卫人。