La plupart des maladies sont causées par des processus de signalisation cellulaire aberrants et une recherche fondamentale en signalisation cellulaire est nécessaire pour identifier des cibles pour de futures approches thérapeutiques, en particulier dans les cas où aucun remède ou traitement efficace n'est actuellement disponible.
L'optogénétique cellulaire utilise la lumière pour contrôler avec précision la signalisation cellulaire dans l'espace et au fil du temps, ce qui en fait une technique inestimable pour la recherche sur les maladies.
Cependant, cette méthode potentiellement révolutionnaire a été difficile à utiliser pour de nombreux chercheurs car, sur de longues périodes de temps, la lumière utilisée peut elle-même avoir des effets néfastes sur les systèmes biologiques et les outils optogénétiques peuvent s'inactiver rapidement de manière inattendue.
Désormais, des chercheurs de l'Université de Turku en Finlande, en collaboration avec l'hôpital universitaire de Francfort en Allemagne, ont développé une nouvelle manière d'exploiter le phénomène de mécanique quantique du transfert d'énergie de résonance pour concevoir des outils optogénétiques plus sensibles à la lumière.
La nouvelle méthode informe également l'utilisateur exactement quand un outil optogénétique va être inactivé dans les cellules. Si une activité continue est nécessaire, juste la bonne quantité de lumière supplémentaire peut alors être réappliquée pour réactiver l'outil.
En combinant ces avancées avec les outils et connaissances existants, les chercheurs ont pu concevoir et construire des outils optogénétiques plus efficaces pour étudier les voies de signalisation. Grâce aux outils améliorés, ils ont étudié deux médicaments de chimiothérapie courants connus pour provoquer des effets secondaires sur les neurones et provoquer des douleurs neuropathiques.
Les nouveaux outils ont révélé comment les voies activatrices et inhibitrices contribuent aux actions de ces médicaments sur la voie associée à la maladie étudiée.
Nous pouvons désormais développer des outils plus puissants pour comprendre précisément comment des conditions néfastes perturbent la signalisation dans les cellules vivantes. Cette information est susceptible de nous aider à identifier des cibles et à concevoir de meilleurs composés thérapeutiques pour des conditions telles que la douleur neuropathique induite par la chimiothérapie. «
Lili Li, auteur principal de l'étude et chercheuse postdoctorale, Turku Bioscience Center.
«Il existe encore un potentiel considérable pour exploiter davantage ces phénomènes de mécanique quantique pour concevoir des méthodes quantitatives et informatives encore meilleures en biologie et en médecine, qui pourraient soutenir la découverte future de nouvelles approches thérapeutiques», ajoute l'auteur principal de l'étude Michael Courtney.
La source:
Référence du journal:
Li-Li, L., et al. (2020) Le transfert d'énergie de résonance sensibilise et surveille la commutation in situ des actionneurs optogénétiques basés sur LOV2. Communications de la nature. doi.org/10.1038/s41467-020-18816-8.
