胰岛素是一种激素，在精确控制循环葡萄糖水平方面起着核心作用，而循环葡萄糖是细胞使用的基本燃料。根据美国疾病控制与预防中心(CDC)的数据，糖尿病影响着3000多万美国人。在II型糖尿病中，身体细胞对胰岛素的反应变得低效，因此，循环中的葡萄糖可能变得危险的高(高血糖症)，而胰腺不能产生足够的胰岛素来补偿。在I型糖尿病中，β细胞是体内唯一产生胰岛素的细胞，被免疫系统破坏，导致完全缺乏激素。

目前的治疗方法包括使用药物增强胰腺细胞产生胰岛素，或直接注射胰岛素以补充自然产生的供应。在这两种情况下，血糖的调节都变成了一个人工过程，在定期读数血糖水平后进行药物或胰岛素干预，通常会导致血糖峰值和低谷，从而产生有害的长期影响。

研究人员试图开发一种新的方法来增加胰岛素的产生，同时保持胰岛素释放和血液中葡萄糖浓度之间重要的实时联系。他们利用“光遗传学”实现了这一目标，这是一种依靠蛋白质根据需要随光改变其活性的方法。胰腺β细胞用编码光活化腺苷酸环化酶(PAC)酶的基因进行工程改造。当暴露在蓝光下时，PAC会产生环腺苷一磷酸(cAMP)分子，这反过来又会加快β细胞中葡萄糖刺激胰岛素的产生。胰岛素的产生可以增加两到三倍，但只有在血糖水平高的时候。在低葡萄糖水平下，胰岛素的产生仍然很低。这避免了糖尿病治疗的一个常见缺点，即胰岛素暴露过度补偿，使患者处于有害或危险的低血糖(低血糖症)。

研究人员发现，将经过改造的胰腺细胞移植到糖尿病小鼠的皮肤下，在蓝光照射下，可以改善对葡萄糖的耐受性和调节能力，降低高血糖，提高血浆胰岛素水平。

塔夫茨大学工程学院化学和生物工程教授、该研究的通讯作者伊曼纽尔·扎纳卡基斯说:“这是一个反向的类比，但我们实际上是在用光来打开和关闭一个生物开关。”“通过这种方式，我们可以帮助糖尿病患者在没有药物干预的情况下更好地控制和维持适当的葡萄糖水平。细胞自然产生胰岛素，它们内部的调节回路也同样工作;我们只是暂时提高β细胞中cAMP的含量，让它们只在需要的时候制造更多的胰岛素。”

蓝光只是将开关从正常模式切换到升压模式。这种利用光激活蛋白调节细胞功能的光遗传学方法正在许多生物系统中被探索，并推动了一种新型治疗方法的发展。

“使用光来控制治疗有几个优点，”塔夫茨大学Tzanakakis实验室的研究生、该研究的第一作者张帆(Fan Zhang)说。“显然，反应是立即的;尽管胰岛素分泌增加，但我们的研究表明，细胞消耗的氧气量并没有显著变化。在涉及移植胰腺细胞的研究中，缺氧是一个常见的问题。”