Wnt diaktifkan oleh reseptor pada permukaan sel, yang memicu serangkaian reaksi di dalam sel. Terlalu banyak atau terlalu sedikit sinyal dapat menjadi bencana, yang membuatnya sangat sulit untuk mempelajari jalur ini menggunakan teknik standar yang merangsang reseptor permukaan sel.
Selama perkembangan embrionik, Wnt mengatur perkembangan banyak organ, seperti kepala, sumsum tulang belakang, dan mata. Ini juga mempertahankan sel induk di banyak jaringan pada orang dewasa: Meskipun pensinyalan Wnt yang tidak mencukupi dapat menyebabkan kegagalan perbaikan jaringan, hal itu dapat menyebabkan peningkatan pensinyalan Wnt pada kanker.
Sulit untuk mencapai keseimbangan yang diperlukan melalui metode standar untuk mengatur jalur ini, seperti stimulasi kimiawi. Untuk mengatasi masalah ini, para peneliti merancang protein reseptor untuk merespons cahaya biru. Dengan cara ini, mereka dapat menyempurnakan level Wnt dengan menyesuaikan intensitas dan durasi cahaya.
“Cahaya sebagai strategi pengobatan telah digunakan dalam terapi fotodinamik, yang memiliki keunggulan biokompatibilitas dan tidak ada efek residu pada area yang terpapar. Namun, sebagian besar terapi fotodinamik biasanya menggunakan cahaya untuk menghasilkan bahan kimia berenergi tinggi, seperti spesies oksigen reaktif. Tanpa membedakan antara jaringan normal dan jaringan yang sakit, terapi bertarget menjadi tidak mungkin," kata Zhang: "Dalam pekerjaan kami, kami telah menunjukkan bahwa cahaya biru dapat mengaktifkan jalur pensinyalan di berbagai kompartemen embrio katak. Kami membayangkan dengan benar Stimulasi fungsi sel yang ditentukan secara spasial dapat meringankan tantangan toksisitas di luar target."
Para peneliti mendemonstrasikan teknologi mereka dan memverifikasi penyesuaian dan kepekaannya dengan mendorong perkembangan sumsum tulang belakang dan kepala embrio katak. Mereka berhipotesis bahwa teknologi mereka juga dapat diterapkan pada reseptor terikat membran lain yang terbukti sulit untuk ditargetkan, serta hewan lain yang berbagi jalur Wnt, untuk lebih memahami bagaimana jalur ini mengatur perkembangan dan apa yang terjadi ketika jalur tersebut berakhir.
"Saat kami terus memperluas sistem peka cahaya kami untuk mencakup jalur pensinyalan dasar lainnya untuk perkembangan embrionik, kami akan memberi komunitas biologi perkembangan seperangkat alat berharga yang dapat membantu mereka menentukan hasil sinyal di balik banyak proses perkembangan," kata Yang. .
Peneliti juga berharap teknologi berbasis cahaya yang mereka gunakan untuk mempelajari Wnt dapat menyinari perbaikan jaringan dan penelitian kanker pada jaringan manusia.
“Karena kanker biasanya melibatkan sinyal yang terlalu aktif, kami membayangkan aktivator Wnt yang peka terhadap cahaya dapat digunakan untuk mempelajari perkembangan kanker dalam sel hidup,” kata Zhang. "Dikombinasikan dengan pencitraan sel hidup, kami akan dapat menentukan secara kuantitatif apa yang dapat mengubah sel normal menjadi sel kanker. Ambang batas sinyal menyediakan data utama untuk pengembangan perawatan spesifik yang ditargetkan dalam pengobatan presisi di masa depan."
