藍(lán)光正在闡明對胚胎發(fā)育、組織維持和癌癥發(fā)生的關(guān)鍵信號通路的新理解。
伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的研究人員開發(fā)了一種使用藍(lán)光激活青蛙胚胎中 Wnt(發(fā)音為“wint”)信號通路的方法。研究小組表示，該通路在動物和人類發(fā)育中發(fā)揮著廣泛的作用，利用光對其進行調(diào)節(jié)的能力將使研究人員能夠更好地研究其各種功能。
由生物化學(xué)教授張凱和比較生物科學(xué)教授楊敬領(lǐng)銜的研究團隊在Journal of Molecular Biology上發(fā)表了研究成果，并被選為特色通訊，占論文的前1%。
Wnt 通路由細(xì)胞表面的受體激活，該受體觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)的級聯(lián)反應(yīng)。張說，太多或太少的信號都可能是災(zāi)難性的，這使得使用刺激細(xì)胞表面受體的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究該途徑變得非常困難。
“在胚胎發(fā)育過程中，Wnt 調(diào)節(jié)許多器官的發(fā)育，如頭部、脊髓和眼睛。它還維持成人許多組織中的干細(xì)胞：雖然 Wnt 信號不足會導(dǎo)致組織修復(fù)失敗，但可能會導(dǎo)致 Wnt 信號升高在癌癥中，”楊說。
張說，通過標(biāo)準(zhǔn)方法來調(diào)節(jié)這些途徑，例如化學(xué)刺激，很難達到必要的平衡。為了解決這個問題，研究人員設(shè)計了受體蛋白以響應(yīng)藍(lán)光。通過這種方法，他們可以通過調(diào)節(jié)光的強度和持續(xù)時間來微調(diào) Wnt 水平。
“光作為一種治療策略已經(jīng)被用于光動力療法，具有生物相容性的優(yōu)點，并且在暴露區(qū)域沒有殘留效應(yīng)。然而，大多數(shù)光動力療法通常使用光來產(chǎn)生高能化學(xué)物質(zhì)——例如活性氧—— - 沒有區(qū)分正常組織和患病組織，就不可能進行針對性治療，”張說。“在我們的工作中，我們已經(jīng)證明藍(lán)光可以激活青蛙胚胎不同身體隔間內(nèi)的信號通路。我們設(shè)想對細(xì)胞功能的空間定義刺激可以減輕脫靶毒性的挑戰(zhàn)。”
研究人員通過促進青蛙胚胎的脊髓和頭部發(fā)育，展示了他們的技術(shù)并驗證了其可調(diào)性和敏感性。他們假設(shè)他們的技術(shù)也可以應(yīng)用于其他已被證明難以靶向的膜結(jié)合受體，以及共享 Wnt 通路的其他動物，從而更好地了解這些通路如何調(diào)節(jié)發(fā)育——以及當(dāng)它們發(fā)生時會發(fā)生什么刺激過度或不足。
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