Свет может активировать ключевой сигнальный путь для эмбрионального развития и рака

Исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне разработали метод использования синего света для активации сигнального пути Wnt в эмбрионах лягушки. Этот путь играет множество ролей в развитии животных и человека, а возможность регулировать его с помощью света позволит лучше изучить его разнообразные функции.

Работа, проведённая под руководством профессора биохимии Кая Чжана и профессора сравнительной биосciences Цзин Ян, опубликована в Journal of Molecular Biology и выбрана в качестве featured communication (топ 1% статей).

• Роль пути Wnt: Во время эмбрионального развития он регулирует развитие многих органов, таких как голова, спинной мозг и глаза. Во взрослом организме он поддерживает стволовые клетки во многих тканях. Недостаточная сигнализация Wnt приводит к нарушению регенерации тканей, а повышенная — может вызвать рак.
• Проблема стандартных методов: Стимуляция рецептора на поверхности клетки химическими методами часто приводит к избыточной или недостаточной активации, что затрудняет изучение.
• Решение: Исследователи сконструировали рецепторный белок, реагирующий на синий свет. Это позволяет точно настраивать уровень Wnt, модулируя интенсивность и продолжительность светового воздействия.
• Преимущества подхода: Световая стимуляция биосовместима и не имеет остаточных эффектов. В отличие от фотодинамической терапии, которая генерирует высокоэнергетические химические вещества (например, активные формы кислорода) без различения здоровых и больных тканей, новый метод позволяет пространственно-определённо активировать сигнальный путь, снижая риск нецелевой токсичности.
• Демонстрация: Метод был проверен путём направленного запуска развития спинного мозга и головы у эмбрионов лягушки, подтвердив свою регулируемость и чувствительность.
• Перспективы: Технику можно адаптировать для других мембранных рецепторов и организмов, что позволит глубже понять, как эти пути регулируют развитие. Она также может быть использована для изучения регенерации тканей и онкологических процессов.
• Исследование рака: Светочувствительный активатор Wnt может помочь изучить прогрессирование рака в живых клетках. В сочетании с визуализацией в реальном времени можно количественно определить порог сигнализации, который превращает нормальную клетку в раковую, что предоставит первичные данные для разработки целевой терапии в будущей прецизионной медицине.