Wnt è attivato dai recettori sulla superficie cellulare, che innescano una cascata di reazioni all'interno della cellula. Troppi o troppo pochi segnali possono essere catastrofici, il che rende molto difficile studiare questo percorso utilizzando tecniche standard che stimolano i recettori della superficie cellulare.
Durante lo sviluppo embrionale, Wnt regola lo sviluppo di molti organi, come la testa, il midollo spinale e gli occhi. Mantiene anche le cellule staminali in molti tessuti negli adulti: sebbene una segnalazione Wnt insufficiente possa causare il fallimento della riparazione dei tessuti, può portare a una segnalazione Wnt elevata nel cancro.
È difficile raggiungere l'equilibrio necessario attraverso metodi standard per regolare questi percorsi, come la stimolazione chimica. Per risolvere questo problema, i ricercatori hanno progettato la proteina del recettore per rispondere alla luce blu. In questo modo, possono mettere a punto il livello Wnt regolando l'intensità e la durata della luce.
"La luce come strategia di trattamento è stata utilizzata nella terapia fotodinamica, che presenta i vantaggi della biocompatibilità e nessun effetto residuo nell'area esposta. Tuttavia, la maggior parte delle terapie fotodinamiche di solito utilizza la luce per produrre sostanze chimiche ad alta energia, come le specie reattive dell'ossigeno. Senza distinguendo tra tessuti normali e tessuti malati, la terapia mirata diventa impossibile", ha detto Zhang: "Nel nostro lavoro, abbiamo dimostrato che la luce blu può attivare percorsi di segnalazione in diversi compartimenti di embrioni di rana. alleviare la sfida della tossicità fuori bersaglio".
I ricercatori hanno dimostrato la loro tecnologia e verificato la sua adattabilità e sensibilità promuovendo lo sviluppo del midollo spinale e della testa degli embrioni di rana. Hanno ipotizzato che la loro tecnologia potrebbe essere applicata anche ad altri recettori legati alla membrana che si sono dimostrati difficili da colpire, così come ad altri animali che condividono il percorso Wnt, per capire meglio come questi percorsi regolano lo sviluppo e cosa succede quando terminano.
"Mentre continuiamo ad espandere il nostro sistema sensibile alla luce per coprire altri percorsi di segnalazione di base per lo sviluppo embrionale, forniremo alla comunità della biologia dello sviluppo una serie di strumenti preziosi che possono aiutarli a determinare i risultati del segnale alla base di molti processi di sviluppo", ha affermato Yang. .
I ricercatori sperano anche che la tecnologia basata sulla luce che usano per studiare Wnt possa illuminare la riparazione dei tessuti e la ricerca sul cancro nei tessuti umani.
"Poiché il cancro di solito coinvolge segnali iperattivati, prevediamo che gli attivatori Wnt sensibili alla luce possano essere usati per studiare la progressione del cancro nelle cellule viventi", ha detto Zhang. "In combinazione con l'imaging di cellule vive, saremo in grado di determinare quantitativamente cosa può trasformare le cellule normali in cellule cancerose. La soglia del segnale fornisce i dati principali per lo sviluppo di trattamenti specifici mirati nella medicina di precisione in futuro".
