Wnt は細胞表面の受容体によって活性化され、細胞内で一連の反応を引き起こします。シグナルが多すぎても少なすぎても壊滅的であり、細胞表面受容体を刺激する標準的な手法を使用してこの経路を研究することは非常に困難です。

胚発生の間、Wnt は頭、脊髄、目などの多くの臓器の発生を調節します。また、成人の多くの組織で幹細胞を維持します。不十分な Wnt シグナル伝達は組織修復の失敗を引き起こす可能性がありますが、がんでは Wnt シグナル伝達の上昇につながる可能性があります。

化学刺激など、これらの経路を調節する標準的な方法で必要なバランスを達成することは困難です。この問題を解決するために、研究者は受容体タンパク質が青色光に反応するように設計しました。このようにして、光の強度と持続時間を調整することで、Wnt レベルを微調整することができます。

「光線力学療法では、治療戦略として光が使用されてきました。これは、生体適合性があり、露出した領域に残留効果がないという利点があります。しかし、ほとんどの光線力学療法では、通常、光を使用して、活性酸素種などの高エネルギー化学物質を生成します。正常な組織と病気の組織を区別すると、標的療法が不可能になります」と Zhang 氏は述べています。オフターゲット毒性の問題を軽減します。」

研究者たちは、カエルの胚の脊髄と頭部の発達を促進することにより、技術を実証し、その調整能力と感度を検証しました。彼らは、Wnt 経路を共有する他の動物だけでなく、標的とすることが困難であることが証明されている他の膜結合型受容体にも適用できると仮定し、これらの経路がどのように発生を調節し、それらが終了すると何が起こるかをよりよく理解できるようにしました。

「胚発生のための他の基本的なシグナル伝達経路をカバーするために光感受性システムを拡大し続けるにつれて、発生生物学コミュニティに、多くの発生プロセスの背後にあるシグナル結果を決定するのに役立つ一連の貴重なツールを提供します」とYang氏は言いました。 .

研究者はまた、Wnt の研究に使用する光ベースの技術が、ヒト組織の組織修復とがん研究に光を当てることを期待しています。

「がんは通常、過剰に活性化されたシグナルを伴うため、光に敏感な Wnt 活性化因子を使用して、生細胞でのがんの進行を研究できると考えています」と Zhang 氏は述べた。 「生細胞イメージングと組み合わせることで、何が正常細胞を癌細胞に変えることができるかを定量的に判断できるようになります。シグナル閾値は、将来の精密医療における標的を絞った特定の治療法を開発するための主要なデータを提供します。」