撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，精準(zhǔn)控制基因表達(dá)至關(guān)重要。然而，在空間和時(shí)間上的精準(zhǔn)度仍具挑戰(zhàn)性。

2026 年 4 月 14 日，東國(guó)大學(xué)的研究人員在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊Cell上發(fā)表了題為：Electromagnetic field-inducible in vivo gene switch for remote spatiotemporal control of gene expression 的研究論文。

該研究展示了一項(xiàng)突破性技術(shù)——電磁場(chǎng)誘導(dǎo)基因開關(guān)（EMF-inducible gene switch，簡(jiǎn)稱為Ei），它能讓科學(xué)家像使用遙控器一樣，遠(yuǎn)程、精準(zhǔn)地控制活體動(dòng)物體內(nèi)的基因表達(dá)，并成功用于逆轉(zhuǎn)衰老、阿爾茨海默病建模、抑郁癥治療。

總的來說，該研究開發(fā)的遠(yuǎn)程遙控的電磁場(chǎng)誘導(dǎo)基因開關(guān)，代表了一種通用且有效的生物醫(yī)學(xué)平臺(tái)。

該研究的亮點(diǎn)：

• 電磁場(chǎng)誘導(dǎo)基因開關(guān)（Ei）用于精準(zhǔn)的時(shí)空基因表達(dá)控制；

• Cyb5b 介導(dǎo)電磁場(chǎng)特異性鈣振蕩以激活基因開關(guān)；

• Ei 基因開關(guān)逆轉(zhuǎn)衰老表型，實(shí)現(xiàn)體內(nèi)返老還童；

• Ei 系統(tǒng)建模阿爾茨海默病，并在體內(nèi)恢復(fù)血清素能功能。

基因開關(guān)：一個(gè)困擾已久的難題

精準(zhǔn)控制特定基因在特定時(shí)間、特定部位“開啟”或“關(guān)閉”，是生物醫(yī)學(xué)研究中的“圣杯”。現(xiàn)有的方法，利用使用藥物或光控制，各有局限：藥物可能影響其他器官，光則難以穿透深層組織。

而在這項(xiàng)最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)選擇了一個(gè)近乎完美的“遙控器”——電磁場(chǎng)（Electromagnetic field，EMF），它能夠無創(chuàng)穿透身體、可精準(zhǔn)聚焦，且開關(guān)自如。

核心技術(shù)：Ei 基因開關(guān)如何工作？

研究團(tuán)隊(duì)通過篩選發(fā)現(xiàn)了一個(gè)穩(wěn)健的、對(duì)電磁場(chǎng)（EMF）有響應(yīng)的基因開關(guān)——Lgr4 啟動(dòng)子，它對(duì)特定頻率（60 Hz）和強(qiáng)度（2.0 mT）的電磁場(chǎng)反應(yīng)最靈敏。隨后，研究團(tuán)隊(duì)將這個(gè) 450 bp 的序列命名為 Ei 元件，將其改造為一個(gè)高效的基因開關(guān)。通過全基因組 CRISPR-Cas9 篩選，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步確定了 Cyb5b 蛋白可能作為電磁場(chǎng)（EMF）傳感器，從而明確了電磁場(chǎng)輸入與基因調(diào)控之間的分子關(guān)聯(lián)。

這個(gè)基因開關(guān)的核心工作機(jī)制如下：

• 感應(yīng)：細(xì)胞膜上的 Cyb5b 蛋白作為是關(guān)鍵的“電磁場(chǎng)傳感器”。

• 轉(zhuǎn)導(dǎo)：Cyb5b 被激活后，會(huì)引發(fā)細(xì)胞內(nèi)鈣離子（Ca2?）產(chǎn)生獨(dú)特的節(jié)律性振蕩，而不是簡(jiǎn)單的濃度升高。

• 執(zhí)行：這種特定的鈣振蕩信號(hào)，會(huì)促使轉(zhuǎn)錄因子 Sp7 結(jié)合到 Ei 元件上，從而啟動(dòng)下游目標(biāo)基因的表達(dá)。

一旦關(guān)閉電磁場(chǎng)，鈣振蕩信號(hào)停止，Sp7 離開，基因表達(dá)也隨之關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)了高度可控的“遙控”效果。

三大應(yīng)用展示“遙控”威力

研究團(tuán)隊(duì)用三個(gè)生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，證明了這套基因開關(guān)的強(qiáng)大應(yīng)用潛力。

應(yīng)用一：逆轉(zhuǎn)衰老，實(shí)現(xiàn)“體內(nèi)年輕化”

研究團(tuán)隊(duì)將控制細(xì)胞部分重編程的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子 Oct4、Sox2、Klf4（OSK） 連接到 Ei 開關(guān)后，對(duì)老年小鼠施加電磁場(chǎng)。結(jié)果，僅用兩個(gè)周期（每周期 3 天開、4 天關(guān)）的“遙控”刺激，就成功逆轉(zhuǎn)了多個(gè)組織的衰老標(biāo)志物，改善了肌肉功能和認(rèn)知能力，且沒有引發(fā)腫瘤等安全問題。

應(yīng)用二：精準(zhǔn)建模阿爾茨海默病

傳統(tǒng)阿爾茨海默病（AD）模型難以區(qū)分衰老本身和疾病的影響。研究團(tuán)隊(duì)用 Ei 開關(guān)控制突變淀粉樣前體蛋白（APP）的表達(dá)，只在特定時(shí)間、特定腦區(qū)誘導(dǎo)致病蛋白產(chǎn)生。這成功模擬了人類患者隨年齡增長(zhǎng)而出現(xiàn)的 Aβ 蛋白沉積病理特征，為阿爾茨海默病的藥物研發(fā)提供了更精準(zhǔn)的模型。

應(yīng)用三：治療抑郁癥，恢復(fù)快樂源泉

在因缺乏血清素而抑郁的小鼠模型中，研究團(tuán)隊(duì)使用 Ei 開關(guān)控制血清素合成的關(guān)鍵酶 Tph2 基因。通過模擬人體自然的晝夜節(jié)律進(jìn)行“遙控”表達(dá)，成功恢復(fù)了小鼠大腦中的血清素水平，并顯著改善了它們的抑郁樣行為。

四、 未來展望：從實(shí)驗(yàn)室到臨床

這項(xiàng)研究首次實(shí)現(xiàn)了非侵入性、高時(shí)空精度的活體基因遙控。它的意義在于——

• 安全可控：開關(guān)機(jī)制特異，且依賴體內(nèi)稀缺的輔助因子，避免了過度激活的風(fēng)險(xiǎn)。

• 應(yīng)用廣泛：從抗衰老、神經(jīng)退行性疾病到精神類疾病，展示了平臺(tái)技術(shù)的通用性。

• 臨床潛力：為未來開發(fā)無需手術(shù)、通過外部設(shè)備遠(yuǎn)程調(diào)控的基因療法鋪平了道路。

這項(xiàng)研究為我們打開了一扇通往未來精準(zhǔn)醫(yī)療的新大門：也許有一天，治療疾病就像做理療一樣，接受一段時(shí)間的無創(chuàng)電磁照射，就能精準(zhǔn)修復(fù)體內(nèi)的基因功能。

論文鏈接：

https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(26)00330-2