Wnt wordt geactiveerd door receptoren op het celoppervlak, die een cascade van reacties in de cel op gang brengen. Te veel of te weinig signalen kunnen catastrofaal zijn, wat het erg moeilijk maakt om deze route te bestuderen met behulp van standaardtechnieken die celoppervlakreceptoren stimuleren.

Tijdens de embryonale ontwikkeling reguleert Wnt de ontwikkeling van veel organen, zoals het hoofd, het ruggenmerg en de ogen. Het onderhoudt ook stamcellen in veel weefsels bij volwassenen: hoewel onvoldoende Wnt-signalering kan leiden tot falen van weefselherstel, kan dit leiden tot verhoogde Wnt-signalering bij kanker.

Het is moeilijk om het noodzakelijke evenwicht te bereiken via standaardmethoden om deze routes te reguleren, zoals chemische stimulatie. Om dit probleem op te lossen, ontwierpen de onderzoekers het receptoreiwit om te reageren op blauw licht. Op deze manier kunnen ze het Wnt-niveau verfijnen door de intensiteit en duur van het licht aan te passen.

"Licht als behandelingsstrategie is gebruikt in fotodynamische therapie, die de voordelen heeft van biocompatibiliteit en geen resteffect in het blootgestelde gebied. De meeste fotodynamische therapieën gebruiken echter meestal licht om hoogenergetische chemicaliën te produceren, zoals reactieve zuurstofsoorten. Zonder onderscheid te maken tussen normale weefsels en zieke weefsels, wordt gerichte therapie onmogelijk, "zei Zhang:" In ons werk hebben we aangetoond dat blauw licht signaalroutes kan activeren in verschillende compartimenten van kikkerembryo's. We stellen ons goed voor De ruimtelijk gedefinieerde stimulatie van celfunctie kan verlichten de uitdaging van off-target toxiciteit."

De onderzoekers demonstreerden hun technologie en verifieerden de verstelbaarheid en gevoeligheid ervan door de ontwikkeling van het ruggenmerg en de kop van kikkerembryo's te bevorderen. Ze veronderstelden dat hun technologie ook zou kunnen worden toegepast op andere membraangebonden receptoren die moeilijk te richten zijn gebleken, evenals op andere dieren die de Wnt-route delen, om beter te begrijpen hoe deze routes de ontwikkeling reguleren en wat er gebeurt als ze eindigen.

"Terwijl we ons lichtgevoelige systeem blijven uitbreiden om andere basissignaleringsroutes voor embryonale ontwikkeling te dekken, zullen we de ontwikkelingsbiologische gemeenschap voorzien van een reeks waardevolle hulpmiddelen die hen kunnen helpen de signaalresultaten achter veel ontwikkelingsprocessen te bepalen, " zei Yang. .

Onderzoekers hopen ook dat de op licht gebaseerde technologie die ze gebruiken om Wnt te bestuderen, weefselherstel en kankeronderzoek in menselijke weefsels kan verlichten.

"Omdat kanker meestal gepaard gaat met overgeactiveerde signalen, stellen we ons voor dat lichtgevoelige Wnt-activatoren kunnen worden gebruikt om de progressie van kanker in levende cellen te bestuderen," zei Zhang. "In combinatie met beeldvorming van levende cellen zullen we kwantitatief kunnen bepalen wat normale cellen in kankercellen kan transformeren. De signaaldrempel levert de belangrijkste gegevens voor de ontwikkeling van gerichte specifieke behandelingen in de precisiegeneeskunde in de toekomst."