推荐一篇发表在ACS Cent. Sci.上的文章，文章的通讯作者是来自上海交通大学医学院的李伟广教授和徐天乐教授以及来自中科院上海有机所的陈以昀研究员。李伟广教授主要从事记忆原理及应用的研究，徐天乐教授主要从事离子通道与感觉、记忆以及情绪情感的机制研究，陈以昀研究员主要从事生物相容性光化学反应的研究。
光调控技术为实现高时空分辨率的神经元调节提供了可能。光遗传学革命性地利用光敏蛋白对光子信号的响应实现了实时的神经元调控。利用小分子工具通过光化学对神经元进行调控具备更广泛的底物应用范围，但是光化学方法在照射区域释放浓度均匀的未束缚小分子，缺乏空间特异性。光催化反应通过在光催化剂附近产生反应物质来提供空间特异性克服了小分子调控的固有缺陷。
然而，目前的光催化方法使用抗体标记的重金属光催化剂来实现空间特异性光化学反应，不适合在生物体内的应用。本文中作者报告了一种基因编码的无金属光催化方法，通过硼酸酯的羟化反应对神经元进行光化学调节。首先，作者合成了带有SNAPtag配体基团的光化学催化剂BGFL 1。通过BGFL1与SNAPtag的特异性结合就可以利用SNAPtag的定位表达实现催化剂BGFL1的亚细胞定位，进而利用其上的染料基团实现空间特异性的硼酸酯类化合物光脱笼。通过对BGFL1的一系列优化，作者成功得到了可以在活细胞内应用的双功能分子CLPDF 7并在hela细胞中实现了亚细胞定位的有机硼酸保护阿霉素的释放。随后他们还在神经细胞中实现了细胞器特异性2,4-二硝基苯酚释放来调节神经元活动，证明了该方法在活细胞水平的可行性。
随后，作者尝试将该方法应用于小鼠神经系统的研究之中。通过对突触传递的双重光遗传和光化学控制，一次实验中对不同的信号通路分析得以实现。本文首次利用可见光照射在活体小鼠皮肤下进行光催化脱笼，研究了瘙痒信号通路。利用硼酸酯保护巴氯芬的细胞特异性释放揭示了GABABR激活表达nav1.8的伤害感受器末端，而不是泛外周感觉神经元，从而缓解活小鼠的瘙痒。
综上，作者开发了一种无金属催化的光催化调节工具，可以实现在活体动物中的神经元空间特异性调节。
本文作者：GZH
责任编辑：FTY
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acscentsci.3c01351
原文引用：DOI: 10.1021/acscentsci.3c01351
