世界上第一次他们用光来引导斑马鱼的白细胞

以后生病了，除了吃药，还有更简单高效的治疗方法可以选择。比如你可以通过灯光照射身体来远程控制白细胞，从而主动调动身体的免疫力。这不是科幻小说。中国科学家实现了在活体中利用光将白细胞变成“医用微型机器人”，可以独立控制白细胞的激活和运动，这在世界上尚属首例。7月13日，暨南大学李宝军教授和郑先创教授的研究成果发表在《美国化学学会核心科学》上。

像士兵一样控制白细胞

虽然现代医学研究已经相当发达，但到目前为止，人类的很多重大疾病主要还是依靠身体自身的免疫系统来对抗，比如癌症的免疫治疗。另外，据统计，在传统的给药方式中，很多情况下，到达病灶的药物剂量可能不到1%。这意味着大部分药物在运输过程中会丢失。

“这项研究的目标是像指挥士兵作战一样主动控制活体免疫系统中的每一个白细胞，使其能够直接高效地清除异物，如病毒和细菌。”郑先创在接受科技日报记者采访时表示。

为什么瞄准白细胞？“白细胞是人体抵御异物的第一道防线。一旦细菌和病毒入侵，白细胞会最先与之接触。然而，白细胞执行清除任务的过程是自发的、随机的，在许多情况下可能会漏掉一些细菌或病毒。”郑先创介绍，“为此，我们提出了一种新方法，即通过光远程控制白细胞。如果有异物侵入体内，而白细胞还处于休眠状态，可以通过操控激光唤醒并激活睡眠中的白细胞，然后控制它们的运动，让白细胞直接清除异物。这个过程完全类似于远程控制活体中的微型机器人。”

“当然，这种‘医用微型机器人’并不是用机械材料在活体中组装一个机器人，而是以现有的内源性白细胞为基础，附加上我们的远程光学控制系统，使白细胞通过指定的轨迹运动到指定的地方，起到如同控制机器人运动一样的作用。”郑先创说，“被激活的白细胞应该往哪里移动，走什么路径，用什么速度，都可以用程序控制。”

首次用光来控制体内白细胞的活化。

这项研究工作难度不大，涉及光学工程和生物医学。“在研究中，我们需要一个独特的光学系统。在国家重大科研仪器研制项目‘突破衍射极限的三维精密纳米光操纵仪的研制’的支持下，我们建立了光操纵系统，能够精确控制光的聚焦方式、操纵能力和扫描方式，并能同时进行光谱测量。”在这个过程中，李宝军和郑先创的研究团队从生物医学研究的需求出发，不断优化系统设备。

选择斑马鱼作为实验对象，是因为斑马鱼的基因与人类高度同源。但棘手的问题随之而来：如何将药物通过静脉注射到斑马鱼的血管中。“斑马鱼非常小，成鱼只有3-4厘米长，幼鱼只有几毫米长，它们的血管更小，只有十几微米左右。我们的研究需要通过静脉注射将模型纳米药物注入这些微小的血管中。当时我们遇到了很大的技术挑战。”郑先创回忆道。

经过反复尝试，他们终于建立了一套能熟练操作的显微注射装置，从而解决了这一技术难题。“我们将斑马鱼放在显微镜下，通过微控制器按钮控制微型注射器上下左右移动，实现了斑马鱼微小血管的精准注射。”他说。

通过不懈努力，研究团队在国际上首次完成了利用光控制体内白细胞活化和运动的研究工作。“我们不仅做到了，而且做得很细致，可以定量控制参数，精确激活或去活白细胞。”郑先创说。特别是这项研究不仅可以使白细胞响应免疫系统的需求，进而清除细菌和病毒，还可以将白细胞变成起运输作用的“迷你飞船”，像乘客一样准确地将药物运送到病灶，实现高效治疗。

“这是一项开创性的研究工作，距离最终的临床应用还有很长的路要走。”郑先创坦言，作为基础研究，目前的研究只在斑马鱼上进行，后续会继续优化，逐步在小鼠和大型动物模型上进行实验。至于这项实验何时能在人身上进行，还有很长的路要走。