近年来，多种合成生物学工具被应用于生命科学研究中，这些工具的开发与完善，在类器官的研究中也展现了广阔的发展前景。将聚焦于现有及新兴的合成生物学工具的原理及其在类器官构建与优化过程中的应用与发展潜力。利用光遗传学原理，可以设计基于光控开关的调控系统。由于光照控制的灵活性，可使刺激具有较高的空间和时间精度，因此光遗传方法比传统的药物操作具有明显优势。目前，光遗传学工具已在类器官的构建中已有了广泛的应用。Repina等利用光遗传学技术，在胚胎干细胞中激活Wnt/β-catenin信号通路，诱导了细胞的分化、迁移与分选。
 

研究人员也可利用光遗传技术在神经类器官中局部激活SHH信号。结合高分辨率空间转录组学和单细胞分析技术，研究人员发现这种局部诱导足以生成具备空间组织模式的类器官，并提出将光遗传学扰动与空间转录组学结合起来，重新编程并研究类器官中的不同细胞的命运和组织模式的策略。在发育过程中，细胞间相互交流与细胞的分化及形态发生相关，而可扩散的形态发生因子及其梯度差异可以诱导特定细胞类型以不同空间顺序分化，这些信号及其受体共同构成了细胞近/远程通信网络。
 

出自《类器官技术与合成生物学协同研究进展》作者陈子苓，向阳飞.