Wnt Signaling Pathway برای مطالعه با روش نور آبی فعال شده است


محققان دانشگاه ایلینوی در Urbana-Champaign رویکردی را با استفاده از نور آبی برای فعال کردن مسیر علامت دهی Wnt در جنین قورباغه توسعه داده اند. این تیم گفت که این مسیر نقش های متنوعی در رشد حیوانات و انسان ایفا می کند و توانایی آن در تنظیم نور به محققان اجازه می دهد تا عملکردهای مختلف آن را بهتر مطالعه کنند.

تیم تحقیقاتی به رهبری کای ژانگ ، دکتری ، استاد بیوشیمی و جینگ یانگ ، دکتری ، استاد علوم مقایسه ای ، مطالعه ای را منتشر کردند (“کنترل Optogenetic of Canonical Wnt Signal Pathway during Xenopus laevis رشد جنین “) در مجله زیست شناسی مولکولیمسیر Wnt توسط یک گیرنده در سطح سلول فعال می شود که باعث واکنش ناگهانی در داخل سلول می شود. ژانگ گفت ، سیگنال بیش از حد یا بسیار کم می تواند مخرب باشد ، و مطالعه مسیر با استفاده از تکنیک های استاندارد برای تحریک گیرنده های سطح سلول را بسیار دشوار می کند.

“در طول رشد جنینی ، Wnt رشد بسیاری از اندام ها مانند سر ، نخاع و چشم را تنظیم می کند. همچنین سلول های بنیادی را در بسیاری از بافت ها در بزرگسالان حفظ می کند: در حالی که سیگنال دهی ناکافی Wnt منجر به شکست بافت ، افزایش سیگنال می شود” می تواند منجر به سرطان ، “یانگ گفت.

به گفته ژانگ ، ایجاد تعادل لازم با رویکردهای استاندارد برای تنظیم مسیرهایی مانند تحریک شیمیایی دشوار است. برای حل این مشکل ، محققان پروتئین گیرنده را برای پاسخ به نور آبی طراحی کردند. با این رویکرد ، آنها می توانند سطح Wnt را با تنظیم شدت و مدت زمان نور تنظیم کنند.

“Optogenetics از فعل و انفعالات پروتئین و پروتئین ناشی از نور برای کنترل دقیق زمان ، مکان و شدت فعالیت پیام رسانی استفاده می کند. محققان می نویسند: “حل دقیق مکانی و زمانی این فناوری نوظهور برای مطالعه رشد جنینی بسیار جذاب بوده است ، برنامه ای که صادقانه تکرار شد تا یک ارگانیسم واحد را از یک سلول واحد تشکیل دهد.”

“ما قبلاً یک مطالعه مقایسه ای برای فعال سازی اپتوژنتیک گیرنده تیروزین کینازها انجام داده بودیم ، در آنجا متوجه شدیم که سیستم های اپتوژنتیک مبتنی بر غشای سیتوپلاسم بر سیگنال های فعال کننده زنده بر سیستم های کاهش دایره لنگر غالب هستند. گزنوپوس در اینجا ، ما تعیین می کنیم که آیا این استراتژی مهندسی می تواند به سایر مسیرهای سیگنال دهی شامل گیرنده های متصل به غشا تعمیم داده شود یا خیر.

“به عنوان اثبات این امر ، ما نشان می دهیم که انتقال سیتوپلاسم به غشایی از پروتئین لیپوپروتئین با چگالی پایین مرتبط با گیرنده 6 (LRP6) ، یک هسته متصل به غشا برای مسیر طبیعی Wnt ، فعالیت Wnt را فعال می کند. فعال سازی Optogenetic LRP6 منجر به یک محور تاشو در رشد می شود گزنوپوس جنین ، نشان می دهد که انتقال سیتوپلاسم به غشای گیرنده متصل به غشا می تواند یک استراتژی قابل تعمیم برای ساخت سیستم های اپتوژنتیک باشد.

“نور به عنوان یک استراتژی درمانی در درمان فوتودینامیکی ، با مزایای زیست سازگاری و بدون اثر باقیمانده در ناحیه در معرض استفاده شده است. ژانگ توضیح داد: “با این حال ، اکثر درمانهای فوتودینامیکی معمولاً از نور برای تولید مواد شیمیایی با انرژی بالا – به عنوان مثال ، گونه های اکسیژن فعال – بدون ایجاد تمایز بین بافتهای طبیعی و بیمار استفاده می کند و هدف قرار دادن درمان را غیرممکن می کند.” “در کار ما نشان دادیم که نور آبی می تواند یک مسیر سیگنال دهی در قسمت های مختلف بدن جنین قورباغه را فعال کند. “ما یک تحریک فضایی از عملکردهای سلولی را تصور می کنیم که می تواند چالش های سمیت خارج از هدف را کاهش دهد.”

محققان تکنیک خود را نشان دادند و هماهنگی و حساسیت آن را با تحریک رشد نخاع و سر در جنین قورباغه تأیید کردند. آنها حدس می زنند که تکنیک آنها می تواند برای سایر گیرنده های متصل به غشا که هدف قرار دادن آنها دشوار است ، و همچنین حیوانات دیگر که مسیر Wnt مشترک هستند ، اعمال شود و درک بهتری از نحوه تنظیم این مسیرها در رشد ایجاد کند. زمانی اتفاق می افتد که آنها تمام می شوند – یا تحریک نمی شوند.

یانگ می گوید: “همانطور که ما سیستم های حساس به نور خود را گسترش می دهیم تا سایر مسیرهای مهم سیگنال دهی زیر جنین را پوشش دهیم ، مجموعه ای از ابزارهای ارزشمند را در اختیار جامعه زیست شناسی توسعه قرار می دهیم که می تواند به آنها در تعیین اثرات سیگنالینگ که زیربنای بسیاری از فرایندهای توسعه است ، کمک کند.”

محققان همچنین امیدوارند که روش مطالعه Wnt آنها بتواند ترمیم بافت و تحقیقات سرطان در بافتهای انسانی را روشن کند.

ژانگ گفت: “از آنجا که سرطانها اغلب سیگنال دهی بیش از حد را شامل می شوند ، ما تصور می کنیم که از فعال کننده Wnt حساس به نور می توان برای مطالعه تکامل سرطان به سلولهای زنده استفاده کرد.” “در رابطه با تصویربرداری از سلول های زنده ، می توانیم آستانه سیگنالینگ را مبنی بر تبدیل یک سلول طبیعی به سلول سرطانی تعیین کنیم ، بنابراین داده های اولیه را برای پیشرفت درمانی خاص در داروهای دقیق آینده ارائه می دهیم.”

دیدگاهتان را بنویسید