理化学研究所（理研）研究人员开发出一套基于激光的实验系统，可在培养皿中构建与细胞内肌动蛋白细胞骨架相似的网状结构，并借此观察蛋白质与人工肌动蛋白网络的相互作用。相关研究成果已发表在《自然通讯》上。

细胞骨架由致密的肌动蛋白纤维网络构成。研究人员指出，肌动蛋白细胞骨架对细胞功能至关重要，不仅决定细胞形状，还与细胞运动、分裂以及产生机械力等过程相关。理研综合医学科学中心（IMS）的宫崎诚人表示，肌动蛋白细胞骨架既是稳定细胞的支架，也参与调控细胞分裂、运动及多种发育过程。

由于肌动蛋白网络结构纤细且复杂，科学界长期希望进一步厘清其与各类结合蛋白的相互作用，但在细胞内直接研究面临较大难度。为此，研究人员尝试在体外培养体系中重建肌动蛋白网络，不过既有方法在构建过程中难以实现对空间与时间的精确控制，也不易调节网络密度。

宫崎与同属IMS的山本圭克提出新方案，开发出一种可在三维空间构建肌动蛋白网络的方法。研究团队借鉴神经科学中用于激活神经元的光学技术思路——光遗传学——诱导肌动蛋白分子发生结合，并通过调节光束功率、脉冲长度与照射模式，实现对生成网络密度、厚度与形状的控制。

研究人员表示，在细胞内，肌动蛋白网络的形成涉及多条信号通路相互作用，增加了分析难度。宫崎称，该方法可在不依赖信号通路的情况下操控肌动蛋白网络的单一参数，并称据其所知这是首个具备这一能力的工具。

为展示系统的研究用途，研究团队进一步考察了肌动蛋白网络密度对两种常见肌动蛋白结合蛋白的影响：肌球蛋白（使肌动蛋白细胞骨架产生力）与凝溶素（降解肌动蛋白丝）。在肌球蛋白相关实验中，研究人员观察到网络密度略有增加就会阻碍该蛋白渗透进入网络；而凝溶素则在不同网络密度条件下均可进入网络。

研究团队表示，后续计划利用该方法继续研究肌动蛋白细胞骨架如何影响细胞分裂以及细胞运动方向等问题。