大多数疾病是由异常的细胞信号传导过程引起的,需要对细胞信号传导进行基础研究来确定未来治疗方法的靶点,特别是在目前尚无治愈或有效治疗方法的情况下。
细胞光遗传学利用光来精确控制空间和时间上的细胞信号传导,使其成为疾病研究的宝贵技术。然而,这种潜在的革命性方法对于许多研究人员来说很难使用,因为在很长一段时间内,所使用的光本身会对生物系统产生不利影响,并且光遗传学工具可能会意外地迅速失活。
现在,芬兰图尔库大学的研究人员与德国法兰克福大学医院合作,开发出一种新方法,利用共振能量转移的量子力学现象来设计对光更敏感的光遗传学工具。新方法还可以准确地通知用户光遗传学工具何时将在细胞中失活。如果需要继续活动,则可以重新施加适量的额外光来重新激活该工具。
将这些进步与现有的工具和知识相结合,研究人员能够设计和构建更有效的光遗传学工具来研究信号通路。利用改进的工具,他们研究了两种已知会对神经元产生副作用并引起神经性疼痛的常见化疗药物。新工具揭示了激活和抑制途径如何促进这些药物对所研究的疾病相关途径的作用。
“现在我们可以开发更强大的工具来准确了解有害条件如何扰乱活细胞中的信号传导。这些信息可能有助于我们识别靶点并设计更好的治疗化合物来治疗化疗引起的神经性疼痛等疾病,”Lili Li 说,该研究的主要作者和图尔库生物科学中心的博士后研究员。