研究人員使用光來控制蛋白質活性，來控制器官生長

光遺傳學中，研究人員使用光來控制蛋白質活性。該技術允許它們改變胚胎組織的形狀並抑製異常的發展。現在，EMBL的De Renzis小組的科學家已經加強了停止果蠅胚胎器官成形過程的技術。他們的研究結果發表在EMBO期刊上，可以控制胚胎髮育的關鍵步驟。

為了健康發育，組織必須改變其形狀。例如，細胞群改變其形狀，作為器官發育的一部分。Stefano De Renzis和他在EMBL的團隊成員對這些形狀轉換背後的機制感興趣，並使用光遺傳學來控制它們。

內陷過程的側視圖。細胞的外/頂面收縮，而內/基面鬆弛。這種協調的過程產生一種力，驅動細胞朝向胚胎內部。這是朝向器官發展的第一步。

為了形成像腎臟這樣的內部器官，細胞群必須朝向胚胎內部移動。在這個稱為內陷的過程中，一組細胞的表面收縮並使組織向內摺疊。「想像一下胚胎就像一個氣球和組織內陷，就像手指所引起的變形一樣，將氣球表面推向內部。唯一的區別是細胞沒有像手指那樣受到外力，但需要能夠產生這個項目的負責人De Renzis說道，他們自己進入內部。該過程中的異常導致組織和器官發育中的問題。

啟動和抑製內陷

De Renzis和他的團隊抑製了自然發生的內陷過程，以了解其驅動因素。一個關鍵的方面是組織表面向內摺疊的部分的靈活性。當科學家使用光遺傳學來強化這個表面時，細胞就不可能向內彎曲，從而停止整個內陷過程。「如果不允許細胞放鬆它們的基部，它們就不能有效地收縮它們的頂點，並且組織內陷停止。堅持使用氣球類比，就像當你同時擠壓氣球的頂部和底部時一樣。內部壓力變得更高並且氣球不能再向內摺疊，「De Renzis說。使用他們的新方法，不僅可以在發生之前阻止內陷，而且還可以在進程中途停止內陷。

修改和自然內陷的頂視圖。雖然左側組織用光遺傳學修飾並且不會內陷，但右側組織朝向胚胎內側摺疊並形成小袋。

雖然科學家們之前曾猜測組織的基底（內部）表面的重要性，但實驗技術還不足以測試這一點。使用他們的新方法，EMBL團隊可以在不損壞細胞的情況下修改蛋白質活性，同時仍然能夠根據需要激活和停用修飾。他們的結果為長期存在的理論提供了第一個證據，該理論可以解釋胚胎髮育過程中的形態學異常。

結合他們以前的結果，科學家現在能夠控制胚胎中這一重要發育過程的每一步。儘管實驗是在果蠅胚胎中進行的，但De Renzis期望結果和方法適用於其他生物。光遺傳學可用於創建和塑造人造組織或控制再生醫學中的組織發育。