Wnt 被細胞表面的受體激活,從而引發細胞內的級聯反應。太多或太少的信號都可能是災難性的,這使得使用刺激細胞表面受體的標準技術研究該通路變得非常困難。
在胚胎髮育過程中,Wnt 調節許多器官的發育,例如頭部、脊髓和眼睛。它還維持成人許多組織中的干細胞:雖然 Wnt 信號不足會導致組織修復失敗,但它可能導致癌症中 Wnt 信號升高。
很難通過標準方法來調節這些途徑,例如化學刺激,從而達到必要的平衡。為了解決這個問題,研究人員設計了受體蛋白來響應藍光。通過這種方式,他們可以通過調整光的強度和持續時間來微調 Wnt 水平。
“光作為一種治療策略已經被用於光動力療法,其優點是具有生物相容性,並且在暴露區域沒有殘留效應。但是,大多數光動力療法通常使用光來產生高能化學物質,例如活性氧。沒有區分正常組織和病變組織,靶向治療變得不可能,”張說:“在我們的工作中,我們已經證明藍光可以激活青蛙胚胎不同區室中的信號通路。我們設想對細胞功能的空間定義刺激可以減輕脫靶毒性的挑戰。”
研究人員展示了他們的技術,並通過促進青蛙胚胎的脊髓和頭部發育來驗證其可調節性和敏感性。他們假設他們的技術也可以應用於已證明難以靶向的其他膜結合受體,以及共享 Wnt 通路的其他動物,以更好地了解這些通路如何調節發育以及它們結束時會發生什麼。
“隨著我們繼續擴展我們的光敏系統以涵蓋胚胎髮育的其他基本信號通路,我們將為發育生物學界提供一套有價值的工具,可以幫助他們確定許多發育過程背後的信號結果,”楊說.
研究人員還希望他們用於研究 Wnt 的基於光的技術能夠闡明人體組織中的組織修復和癌症研究。
“因為癌症通常涉及過度激活的信號,我們設想光敏 Wnt 激活劑可用於研究活細胞中的癌症進展,”張說。 “結合活細胞成像,我們將能夠定量確定什麼可以將正常細胞轉化為癌細胞。信號閾值為未來精準醫學中靶向特異性治療的發展提供了主要數據。”