Wnt aktiveres af receptorer på celleoverfladen, som udløser en kaskade af reaktioner i cellen. For mange eller for få signaler kan være katastrofale, hvilket gør det meget vanskeligt at studere denne vej ved hjælp af standardteknikker, der stimulerer celleoverfladereceptorer.
Under embryonal udvikling regulerer Wnt udviklingen af mange organer, såsom hovedet, rygmarven og øjnene. Det opretholder også stamceller i mange væv hos voksne: Selvom utilstrækkelig Wnt-signalering kan forårsage vævsreparationssvigt, kan det føre til forhøjet Wnt-signalering i cancer.
Det er svært at opnå den nødvendige balance gennem standardmetoder til at regulere disse veje, såsom kemisk stimulering. For at løse dette problem designede forskerne receptorproteinet til at reagere på blåt lys. På denne måde kan de finjustere Wnt-niveauet ved at justere lysets intensitet og varighed.
"Lys som behandlingsstrategi er blevet brugt i fotodynamisk terapi, som har fordelene ved biokompatibilitet og ingen resteffekt i det udsatte område. De fleste fotodynamiske terapier bruger dog normalt lys til at producere højenergikemikalier, såsom reaktive oxygenarter. Uden skelner mellem normalt væv og sygt væv, bliver målrettet terapi umulig," sagde Zhang: "I vores arbejde har vi vist, at blåt lys kan aktivere signalveje i forskellige rum af frøembryoner. Vi forestiller os rigtigt. Den rumligt definerede stimulering af cellefunktion kan lette udfordringen med toksicitet uden for målet."
Forskerne demonstrerede deres teknologi og verificerede dens justerbarhed og følsomhed ved at fremme udviklingen af rygmarven og hovedet af frøembryoner. De antog, at deres teknologi også kunne anvendes på andre membranbundne receptorer, som har vist sig at være svære at målrette mod, såvel som andre dyr, der deler Wnt-vejen, for bedre at forstå, hvordan disse veje regulerer udviklingen, og hvad der sker, når de slutter.
"I takt med at vi fortsætter med at udvide vores lysfølsomme system til at dække andre grundlæggende signalveje til embryonal udvikling, vil vi give det udviklingsbiologiske samfund et sæt værdifulde værktøjer, der kan hjælpe dem med at bestemme signalresultaterne bag mange udviklingsprocesser," sagde Yang. .
Forskere håber også, at den lysbaserede teknologi, de bruger til at studere Wnt, kan belyse vævsreparation og kræftforskning i menneskeligt væv.
"Fordi kræft normalt involverer overaktiverede signaler, forestiller vi os, at lysfølsomme Wnt-aktivatorer kan bruges til at studere kræftprogression i levende celler," sagde Zhang. "Kombineret med levende cellebilleddannelse vil vi kvantitativt kunne bestemme, hvad der kan transformere normale celler til kræftceller. Signaltærsklen giver hoveddataene for udviklingen af målrettede specifikke behandlinger inden for præcisionsmedicin i fremtiden."