1.光控释放体系对细胞钙信号通讯的调控

Ca²⁺是一种广泛存在于多种细胞中用于细胞间相互交流的第二信使。Ca²⁺参与调控上皮细胞的增殖和基因表达、平滑肌细胞收缩、神经细胞电信号传递、干细胞分化等诸多生理活动。在静息状态下，细胞内大部分的Ca²⁺存储于内质网中，浓度高达约1 mM，与细胞外环境中的Ca²⁺浓度相似；而细胞质中游离的Ca²⁺浓度却低至约100 nM。为了深入理解并远程调控细胞钙信号通讯，大部分研究着重于打开细胞膜上的Ca²⁺通道使外源性Ca²⁺内流，或在细胞中释放调控钙信号通路的第二信使诱导内源性Ca²⁺从内质网中释放。然而释放溶酶体中存储的Ca²⁺引发细胞钙信号通讯的研究罕被报道，而该过程又与因溶酶体功能失调引发的多种疾病息息相关。为此我们将中空微胶囊通过细胞摄取的方式引入到溶酶体中。在近红外光照下精准破裂单个微胶囊所在的溶酶体，快速将溶酶体中的Ca²⁺（浓度约为400-600 μM）释放到细胞质中，引发Ca²⁺局部浓度升高从而触发“Ca²⁺诱导Ca²⁺释放”效应，使存储在内质网中的Ca²⁺释放到细胞质中。除了受激细胞外，可以引起受激细胞在二维细胞和三维肿瘤球模型中同时向周围多个细胞传递钙信号。