Ánh sáng xanh có thể kích hoạt con đường tín hiệu Wnt

Ánh sáng xanh đang giúp mở ra những hiểu biết mới về con đường tín hiệu quan trọng trong quá trình phát triển phôi, duy trì mô và nguồn gốc ung thư. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Illinois Urbana-Champaign đã phát triển một phương pháp sử dụng ánh sáng xanh để kích hoạt đường truyền tín hiệu Wnt ở phôi ếch. Nhóm nghiên cứu cho biết, các con đường tín hiệu này có nhiều vai trò khác nhau đối với sự phát triển của động vật và con người, và khả năng điều chỉnh nó bằng ánh sáng sẽ cho phép các nhà nghiên cứu nghiên cứu tốt hơn các chức năng khác nhau của con đường tín hiệu này.

Con đường Wnt được kích hoạt bởi thụ thể trên bề mặt tế bào, kích hoạt phản ứng dây chuyền trong tế bào. GS. Zhang, người dẫn đầu nhóm nghiên cứu cho biết, quá nhiều hoặc quá ít tín hiệu đều có thể gây tác động có hại, khiến việc nghiên cứu con đường tín hiệu này gặp khó khăn khi phải sử dụng các kỹ thuật thông thường để kích thích các thụ thể trên bề mặt tế bào.

“Trong quá trình phát triển phôi thai, Wnt điều chỉnh sự phát triển của nhiều cơ quan như đầu, tủy sống và mắt. Tín hiệu Wnt cũng duy trì tế bào gốc trong nhiều mô ở người trưởng thành: Trong khi tín hiệu Wnt không đủ mạnh dẫn đến việc sửa chữa mô không thành công, tín hiệu Wnt tăng cao có thể dẫn đến ung thư. GS. Zang cho hay rất khó đạt được sự cân bằng cần thiết với các phương pháp tiếp cận tiêu chuẩn để điều chỉnh các con đường như vậy, chẳng hạn như kích thích hóa học. Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã thiết kế protein thụ thể để phản ứng với ánh sáng xanh. Với cách tiếp cận này, họ có thể tinh chỉnh mức Wnt bằng cách điều chỉnh cường độ và thời lượng của ánh sáng.

“Ánh sáng như một chiến lược điều trị đã được sử dụng trong liệu pháp quang động, với ưu điểm là tính tương thích sinh học cao và không có tác dụng phụ ở vùng tiếp xúc. Tuy nhiên, hầu hết các liệu pháp quang động thường sử dụng ánh sáng để tạo ra các hóa chất năng lượng cao – ví dụ, các loại oxy phản ứng – mà không phân biệt giữa các mô bình thường và mô bệnh, nên không thể nhắm đích trong điều trị” Zhang nói. “Trong công trình nghiên cứu của mình, chúng tôi đã chứng minh rằng ánh sáng xanh có thể kích hoạt một đường truyền tín hiệu trong các khoang cơ thể khác nhau của phôi ếch. Chúng tôi hình dung rằng một sự kích thích được xác định về mặt không gian đối với các chức năng của tế bào có thể giảm thiểu những tác dụng phụ không mong muốn.”

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng kỹ thuật kích thích ánh sáng xanh để thúc đẩy sự phát triển tủy sống và đầu trong phôi ếch. Họ cho rằng kỹ thuật này cũng có thể được áp dụng cho các thụ thể trên màng khác, khắc phục tình trạng trở ngại trong việc kích thích trúng đích các thụ thể mục tiêu như trước đây, cũng như các động vật khác có chung con đường Wnt, cho phép hiểu rõ hơn về cách những con đường này kiểm soát sự phát triển – và điều gì sẽ xảy ra khi chúng kết thúc – hoặc không được kích thích.

Các nhà nghiên cứu cũng hy vọng kỹ thuật dựa trên ánh sáng xanh dùng để nghiên cứu con đường tín hiệu Wnt có thể giúp hiểu rõ quá trình sửa chữa mô và nghiên cứu ung thư trên người. Bởi vì ung thư thường liên quan đến tín hiệu được kích hoạt quá mức, bằng cách sử dụng một chất có vai trò là yếu tố kích thích Wnt, đồng thời chất này có tính chất nhạy cảm với ánh sáng xanh, thông qua đó có thể kích hoạt Wnt một cách có kiểm soát để nghiên cứu sự tiến triển của ung thư trong các tế bào sống. Từ đó có thể xác định ngưỡng tín hiệu có thể biến đổi một tế bào bình thường thành một tế bào ung thư, cung cấp dữ liệu cho sự phát triển liệu pháp cụ thể theo mục tiêu trong y học chính xác trong tương lai.”

Nguyễn Trường Sinh – Viện Tế bào gốc, ĐH KHTN, ĐHQG Tp HCM

Tài liệu tham khảo: “Optogenetic Control of the Canonical Wnt Signaling Pathway During Xenopus laevis Embryonic Development” by Vishnu V. Krishnamurthy, Hyojeong Hwang, Jia Fu, Jing Yang and Kai Zhang, 19 May 2021, Journal of Molecular Biology. DOI: 10.1016/j.jmb.2021.167050

Tin lược dịch từ: https://scitechdaily.com/blue-light-can-trigger-key-signaling-pathway-for-embryonic-development-and-cancer-genesis/