香港科技大学（HKUST）研究人员开发出一种名为CarGAP的化学光遗传工具，可利用维生素B₁₂与绿光对细胞间缝隙连接进行可逆、按需的开闭控制，从而在时间与空间尺度上精确调节细胞通讯。研究团队表示，该方法已在哺乳动物细胞以及活体果蝇中完成验证。

相关成果发表于《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences，PNAS），论文题为《维生素B₁₂和光可控缝隙连接》（Controllable gap junctions by vitamin B₁₂ and light）。

缝隙连接是细胞之间的微观通道，可允许离子、第二信使及小分子在相邻细胞间直接传递，从而参与协调包括心脏节律与大脑功能在内的多种生理活动。研究人员指出，当这些通道出现功能异常时，可能与心血管疾病、发育障碍以及癌症等情况相关，但其精确作用机制长期以来难以在实验中被高分辨率地解析。

研究团队称，传统研究手段存在局限：基因敲除往往带来永久性改变，难以实现精细的时序控制；化学抑制剂则可能缺乏特异性并伴随毒性风险。为此，研究人员希望获得一种可逆、生物相容且具备空间精度的调控方式，并尽量避免对细胞自然过程造成干扰。

据介绍，CarGAP由香港科技大学化学与生物工程系教授孙飞、生命科学部凯瑞控股科学教授及讲席教授谢婷、前生命科学部助理研究教授涂仁军（现南京东南大学教授）团队牵头，并与北京大学化学与分子工程学院邹鹏教授合作开发。其设计思路是将缝隙连接蛋白与来自细菌蛋白CarHC的光敏维生素B₁₂结合结构域进行融合，适用于脊椎动物的连接蛋白（connexins）以及无脊椎动物的innexins。

在机制上，研究人员表示：在暗处加入维生素B₁₂（AdoB₁₂）后，CarHC结构域发生寡聚并对通道形成物理阻断，从而关闭缝隙连接；当施加温和的570纳米绿光照射时，阻断体解聚，通道随之恢复开放。研究团队称，这使得实验者可通过“添加维生素—光照”两步操作实现对缝隙连接的可逆开关控制。

在验证实验中，研究人员在哺乳动物细胞体系中实现了对荧光染料以及免疫信号分子2′3′-cGAMP跨细胞转移的调控，并使用远红电压传感器NAVI-Cy5对光照后细胞间电耦合恢复进行光学记录。

此外，研究团队将CarGAP引入活体果蝇卵巢，报告称其可阻断并恢复干细胞与其支持的微环境细胞之间关键信号分子cAMP的流动，并由此影响干细胞行为与卵子发育过程。

孙飞在研究中表示，CarGAP提供了一种可远程操控细胞通讯的方式，将维生素B₁₂的生物相容性与光控的精确性结合，使研究人员能够在不同生物体系中实时探究细胞间协调行为的过程。