La luz puede desencadenar una vía de señalización clave para el desarrollo embrionario, el cáncer
CHAMPAIGN, Ill. – La luz azul arroja luz sobre una nueva comprensión de una vía de señalización clave en el desarrollo embrionario, el mantenimiento de tejidos y la génesis del cáncer.
Investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign han desarrollado un enfoque que utiliza luz azul para activar la vía de señalización Wnt (pronunciado «wint») en embriones de rana. La vía juega una amplia variedad de roles en el desarrollo animal y humano, y la capacidad de regularla con luz permitirá a los investigadores estudiar mejor sus diversas funciones, dijo el equipo.
Dirigido por Kai zhang, Profesor de bioquímica, y Jing yang, Profesor de biociencias comparativas, el equipo de investigación publicó su trabajo en la Revista de Biología Molecular, donde fue elegido como el artículo destacado, representando el 1% superior de los artículos.
La vía Wnt es activada por un receptor en la superficie celular que desencadena una respuesta en cascada en la célula. Demasiada o muy poca señal puede ser desastrosa, dijo Zhang, lo que dificulta mucho el estudio de la vía utilizando técnicas estándar para estimular los receptores de la superficie celular.
“Durante el desarrollo embrionario, Wnt regula el desarrollo de muchos órganos como la cabeza, la médula espinal y los ojos. También mantiene las células madre en muchos tejidos en adultos: mientras que la señalización de Wnt insuficiente conduce a una falla en la reparación del tejido, la señalización de Wnt alta puede provocar cáncer ”, dijo Yang.
Es muy difícil lograr el equilibrio necesario con enfoques estándar para regular tales vías, como la estimulación química, dijo Zhang. Para resolver este problema, los investigadores diseñaron la proteína receptora para responder a la luz azul. Con este enfoque, pueden ajustar el nivel de Wnt modulando la intensidad y la duración de la luz.
“La luz como estrategia de tratamiento se ha utilizado en la terapia fotodinámica, con las ventajas de la biocompatibilidad y sin efectos residuales en la zona expuesta. Sin embargo, la mayoría de las terapias fotodinámicas generalmente usan luz para generar sustancias químicas de alta energía, por ejemplo, especies reactivas de oxígeno, sin diferenciar entre tejido normal y enfermo, lo que hace imposible el tratamiento dirigido, dijo Zhang. “En nuestro trabajo, hemos demostrado que la luz azul puede activar una vía de señalización en diferentes compartimentos corporales de embriones de rana. Prevemos que la estimulación espacialmente definida de las funciones celulares podría mitigar los desafíos de la toxicidad fuera del objetivo. «
Los investigadores demostraron su técnica y verificaron su sintonía y sensibilidad al inducir el desarrollo de la médula espinal y la cabeza en embriones de rana. Ellos plantean la hipótesis de que su técnica también podría aplicarse a otros receptores unidos a la membrana que han demostrado ser difíciles de apuntar, así como a otros animales que comparten la vía Wnt, lo que permite una mejor comprensión de cómo se regulan las vías del desarrollo y qué sucede cuando se regulan. están terminados. – o subestimulado.
«A medida que continuamos expandiendo nuestros sistemas fotosensibles para cubrir otras vías de señalización esenciales que subyacen al desarrollo embrionario, proporcionaremos a la comunidad de biología del desarrollo un valioso conjunto de herramientas que pueden ayudarles a determinar los resultados. Señalización subyacente a muchos procesos de desarrollo», dijo Yang.
Los investigadores también esperan que su técnica basada en la luz para estudiar Wnt pueda informar la reparación de tejidos y la investigación del cáncer en tejido humano.
«Debido a que los cánceres a menudo implican una señalización sobreactivada, imaginamos que un activador de Wnt sensible a la luz podría usarse para estudiar la progresión del cáncer en las células vivas», dijo Zhang. «En combinación con las imágenes de células vivas, podríamos determinar cuantitativamente el umbral de señalización que podría transformar una célula normal en una célula cancerosa, proporcionando así datos primarios para el desarrollo terapéutico específico de la diana en la medicina futura. Precisión».
