Wnt מופעל על ידי קולטנים על פני התא, אשר מפעילים מפל של תגובות בתוך התא. יותר מדי או מעט מדי אותות יכולים להיות קטסטרופליים, מה שמקשה מאוד על לימוד המסלול הזה באמצעות טכניקות סטנדרטיות המעוררות קולטנים משטח התא.
במהלך ההתפתחות העוברית, Wnt מווסת את התפתחותם של איברים רבים, כגון הראש, חוט השדרה והעיניים. זה גם שומר על תאי גזע ברקמות רבות אצל מבוגרים: למרות שחוסר איתות Wnt יכול לגרום לכשל בתיקון רקמות, הוא עלול להוביל לאיתות Wnt מוגבר בסרטן.
קשה להשיג את האיזון הדרוש באמצעות שיטות סטנדרטיות לוויסות מסלולים אלה, כגון גירוי כימי. כדי לפתור בעיה זו, החוקרים תכננו את חלבון הקולטן כך שיגיב לאור כחול. בדרך זו, הם יכולים לכוונן עדין את רמת Wnt על ידי התאמת עוצמת ומשך האור.
"אור כאסטרטגיית טיפול שימש בטיפול פוטודינמי, שיש לו את היתרונות של תאימות ביולוגית וללא השפעה שיורית באזור החשוף. עם זאת, רוב הטיפולים הפוטודינמיים משתמשים בדרך כלל באור כדי לייצר כימיקלים בעלי אנרגיה גבוהה, כגון מיני חמצן תגובתיים. ללא אם מבחינים בין רקמות נורמליות לרקמות חולות, טיפול ממוקד הופך לבלתי אפשרי", אמר ג'אנג: "בעבודתנו, הראינו שאור כחול יכול להפעיל מסלולי איתות בתאים שונים של עוברי צפרדע. אנו רואים נכון את הגירוי המוגדר במרחב של תפקוד התא יכול להקל על האתגר של רעילות מחוץ למטרה."
החוקרים הדגימו את הטכנולוגיה שלהם ואימתו את יכולת ההתאמה והרגישות שלה על ידי קידום התפתחות חוט השדרה וראש עוברי צפרדעים. הם שיערו שניתן ליישם את הטכנולוגיה שלהם גם על קולטנים אחרים הקשורים לממברנה שהוכחו שקשה למקד אותם, כמו גם על בעלי חיים אחרים שחולקים את מסלול ה-Wnt, כדי להבין טוב יותר כיצד המסלולים הללו מווסתים את ההתפתחות ומה קורה כשהם מסתיימים.
"כשאנחנו ממשיכים להרחיב את המערכת הרגישה לאור שלנו כדי לכסות מסלולי איתות בסיסיים אחרים להתפתחות עוברית, נספק לקהילת הביולוגיה ההתפתחותית סט של כלים יקרי ערך שיכולים לעזור להם לקבוע את תוצאות האותות מאחורי תהליכי התפתחות רבים", אמר יאנג. .
החוקרים מקווים גם שהטכנולוגיה מבוססת האור שבה הם משתמשים כדי לחקור Wnt יכולה להאיר תיקון רקמות וחקר סרטן ברקמות אנושיות.
"מכיוון שסרטן כרוך בדרך כלל באותות המופעלים יתר על המידה, אנו מדמיינים שניתן להשתמש במפעילי Wnt רגישים לאור כדי לחקור את התקדמות הסרטן בתאים חיים", אמר ג'אנג. "בשילוב עם הדמיית תאים חיים, נוכל לקבוע באופן כמותי מה יכול להפוך תאים נורמליים לתאים סרטניים. סף האות מספק את הנתונים העיקריים לפיתוח טיפולים ספציפיים ממוקדים ברפואה מדויקת בעתיד".
