蓝光正在阐明对胚胎发育、组织维持和癌症发生的关键信号通路的新理解。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员开发了一种使用蓝光激活青蛙胚胎中 Wnt(发音为“wint”)信号通路的方法。研究小组表示，该通路在动物和人类发育中发挥着广泛的作用，利用光对其进行调节的能力将使研究人员能够更好地研究其各种功能。

由生物化学教授Kai Zhang和比较生物科学教授Jing Yang带领的研究团队在Journal of Molecular Biology上发表了研究成果，并被选为特色通讯，占论文的前1%。

Wnt 通路由细胞表面的受体激活，该受体触发细胞内的级联反应。张说，太多或太少的信号都可能是灾难性的，这使得使用刺激细胞表面受体的标准技术研究该途径变得非常困难。

“在胚胎发育过程中，Wnt 调节许多器官的发育，如头部、脊髓和眼睛。它还在成人的许多组织中维持干细胞：虽然 Wnt 信号不足会导致组织修复失败，但可能会导致 Wnt 信号升高在癌症中，”杨说。

张说，通过标准方法来调节这些途径，例如化学刺激，很难达到必要的平衡。为了解决这个问题，研究人员设计了受体蛋白以响应蓝光。通过这种方法，他们可以通过调节光的强度和持续时间来微调 Wnt 水平。

“光作为一种治疗策略已经被用于光动力疗法，具有生物相容性的优点，并且在暴露区域没有残留效应。然而，大多数光动力疗法通常使用光来产生高能化学物质——例如活性氧——没有区分正常组织和患病组织，使得靶向治疗变得不可能，”张说。“在我们的工作中，我们已经证明蓝光可以激活青蛙胚胎不同身体隔间内的信号通路。我们设想对细胞功能的空间定义刺激可以减轻脱靶毒性的挑战。”

研究人员通过促进青蛙胚胎的脊髓和头部发育，展示了他们的技术并验证了其可调性和敏感性。他们假设他们的技术也可以应用于其他已被证明难以靶向的膜结合受体，以及共享 Wnt通路的其他动物，从而更好地了解这些通路如何调节发育——以及当它们结束时会发生什么。 - 或刺激不足。

“随着我们继续扩展我们的光敏系统以涵盖胚胎发育的其他基本信号通路，我们将为发育生物学界提供一套有价值的工具，可以帮助他们确定许多发育过程背后的信号结果，”杨说。

研究人员还希望他们用于研究 Wnt 的基于光的技术可以照亮人体组织中的组织修复和癌症研究。

“因为癌症通常涉及过度激活的信号，我们设想光敏Wnt 激活剂可用于研究活细胞中的癌症进展，”张说。“结合活细胞成像，我们将能够定量确定可以将正常细胞转化为癌变细胞的信号阈值，从而为未来精准医学的靶向特异性治疗开发提供主要数据。”