Wnt aktiveres av reseptorer på celleoverflaten, som utløser en kaskade av reaksjoner i cellen. For mange eller for få signaler kan være katastrofale, noe som gjør det svært vanskelig å studere denne veien ved å bruke standardteknikker som stimulerer celleoverflatereseptorer.
Under embryonal utvikling regulerer Wnt utviklingen av mange organer, som hodet, ryggmargen og øynene. Det opprettholder også stamceller i mange vev hos voksne: Selv om utilstrekkelig Wnt-signalering kan forårsake svikt i vevsreparasjon, kan det føre til forhøyet Wnt-signalering ved kreft.
Det er vanskelig å oppnå den nødvendige balansen gjennom standardmetoder for å regulere disse banene, for eksempel kjemisk stimulering. For å løse dette problemet designet forskerne reseptorproteinet for å reagere på blått lys. På denne måten kan de finjustere Wnt-nivået ved å justere intensiteten og varigheten av lyset.
"Lys som behandlingsstrategi har blitt brukt i fotodynamisk terapi, som har fordelene med biokompatibilitet og ingen resteffekt i det eksponerte området. Imidlertid bruker de fleste fotodynamiske terapier vanligvis lys for å produsere høyenergikjemikalier, som for eksempel reaktive oksygenarter. Uten ved å skille mellom normalt vev og sykt vev, blir målrettet terapi umulig," sa Zhang: "I vårt arbeid har vi vist at blått lys kan aktivere signalveier i ulike avdelinger av froskeembryoer. Vi ser for oss riktig Den romlig definerte stimuleringen av cellefunksjon kan lindre utfordringen med toksisitet utenfor målet."
Forskerne demonstrerte teknologien deres og bekreftet dens justerbarhet og følsomhet ved å fremme utviklingen av ryggmargen og hodet til froskeembryoer. De antok at teknologien deres også kunne brukes på andre membranbundne reseptorer som har vist seg vanskelig å målrette mot, så vel som andre dyr som deler Wnt-banen, for bedre å forstå hvordan disse banene regulerer utviklingen og hva som skjer når de slutter.
"Når vi fortsetter å utvide vårt lysfølsomme system til å dekke andre grunnleggende signalveier for embryonal utvikling, vil vi gi det utviklingsbiologiske samfunnet et sett med verdifulle verktøy som kan hjelpe dem med å bestemme signalresultatene bak mange utviklingsprosesser," sa Yang .
Forskere håper også at den lysbaserte teknologien de bruker for å studere Wnt kan belyse vevsreparasjon og kreftforskning i menneskelig vev.
"Fordi kreft vanligvis involverer overaktiverte signaler, ser vi for oss at lysfølsomme Wnt-aktivatorer kan brukes til å studere kreftprogresjon i levende celler," sa Zhang. "Kombinert med levende celleavbildning vil vi kvantitativt kunne bestemme hva som kan transformere normale celler til kreftceller. Signalterskelen gir hoveddataene for utvikling av målrettede spesifikke behandlinger innen presisjonsmedisin i fremtiden."
