人体中的细胞可以根据其周围组织的机械特性显示出其行为的显着差异。对于免疫细胞尤其如此，所述免疫细胞通过身体迁移并因此经常暴露于具有不同特性的组织并且必须适当地响应。为了研究细胞如何响应细胞外环境僵硬的动态变化，来自Freiburg Signaling Research Clusters of Excellence BIOSS和CIBSS以及卓越集群livMatS的研究人员联手开发了一种水凝胶基质，其刚度可以使用可逆调节光。该研究代表了CIBSS与livMatS之间的第一个联合项目，并在最新一期Advanced Materials的封面上发表。

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在光遗传学领域，光被用于精确控制细胞蛋白质和过程。到目前为止，光遗传学主要用于控制细胞内的事件。“在许多情况下，缺乏对细胞外环境属性进行精确时空控制的工具，”该研究的第一作者，CIBSS - 整合生物信号中心发言人组成员Wilfried Weber博士说。学习。“我们正在进行的研究表明，以光遗传学为基础的方法有助于剖析细胞如何应对环境中的动态变化。”

创建可以使用光可逆地调整刚度的矩阵的第一步是找到合适的分子开关。在回顾了他们公开的光遗传开关数据库，称为OptoBase之后，作者决定使用蛋白质Cph1，一种对光敏感的细菌光敏色素：当暴露在红光下时，它与另一种Cph1分子结合，当暴露于远红光时Cph1二聚体解离。

作者设计了一种具有内置细胞结合位点的Cph1，然后使用这种改良的光电传感器交联支化聚乙二醇聚合物。当所得水凝胶暴露于红光时，Cph1分子彼此结合，从而增加交联的数量，从而增加基质的硬度。相反，暴露于远红光导致Cph1二聚体的解离和基质的软化。来自卓越集群livMatS - 生命，自适应和能源自主材料系统的Andreas Walther教授团队参与阐明水凝胶的物理特性 - 在不同光照条件下细胞迁移的关键参数空间。“

在分析T细胞迁移的实验中，T细胞是一种可以抵抗癌症的免疫细胞，作者证明只有暴露于远红光的基质较软部分才能渗透T细胞。“虽然我们观察到抗肿瘤T细胞不能通过僵硬的基质迁移，但众所周知，肿瘤细胞优先通过僵硬组织迁移以引发侵袭和转移，”该组织负责人PD Susana Minguet博士说道。研究。“这种可调基质重现了免疫细胞在通过健康和肿瘤组织迁移时所面临的动态环境，并且不仅有可能解释一些基于T细胞的癌症免疫疗法的失败，而且还有助于改善治疗方法。”