Wnt jest aktywowany przez receptory na powierzchni komórki, które wyzwalają kaskadę reakcji wewnątrz komórki. Zbyt wiele lub zbyt mało sygnałów może mieć katastrofalne skutki, co bardzo utrudnia badanie tego szlaku przy użyciu standardowych technik stymulujących receptory na powierzchni komórki.

Podczas rozwoju embrionalnego Wnt reguluje rozwój wielu narządów, takich jak głowa, rdzeń kręgowy i oczy. Utrzymuje również komórki macierzyste w wielu tkankach dorosłych: chociaż niewystarczająca sygnalizacja Wnt może spowodować niepowodzenie naprawy tkanek, może prowadzić do podwyższonej sygnalizacji Wnt w raku.

Trudno jest osiągnąć niezbędną równowagę za pomocą standardowych metod regulacji tych szlaków, takich jak stymulacja chemiczna. Aby rozwiązać ten problem, naukowcy zaprojektowali białko receptora tak, aby reagowało na światło niebieskie. W ten sposób mogą precyzyjnie dostroić poziom Wnt, dostosowując intensywność i czas trwania światła.

„Światło jako strategia leczenia zostało wykorzystane w terapii fotodynamicznej, która ma zalety biokompatybilności i braku efektu resztkowego w eksponowanym obszarze. Jednak większość terapii fotodynamicznych zwykle wykorzystuje światło do produkcji wysokoenergetycznych substancji chemicznych, takich jak reaktywne formy tlenu. Bez rozróżniając między tkankami normalnymi a chorymi, terapia celowana staje się niemożliwa” – powiedział Zhang. „W naszej pracy wykazaliśmy, że niebieskie światło może aktywować szlaki sygnałowe w różnych przedziałach zarodków żab. złagodzić wyzwanie toksyczności poza celem”.

Naukowcy zademonstrowali swoją technologię i zweryfikowali jej możliwości regulacji oraz czułość, promując rozwój rdzenia kręgowego i głowy zarodków żab. Postawili hipotezę, że ich technologię można również zastosować do innych receptorów związanych z błoną, które okazały się trudne do namierzenia, a także innych zwierząt, które dzielą szlak Wnt, aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób te szlaki regulują rozwój i co dzieje się, gdy się kończą.

„Ponieważ kontynuujemy rozszerzanie naszego światłoczułego systemu, aby obejmował inne podstawowe ścieżki sygnałowe dla rozwoju embrionalnego, zapewnimy społeczności biologii rozwojowej zestaw cennych narzędzi, które mogą pomóc im określić wyniki sygnału stojące za wieloma procesami rozwojowymi” – powiedział Yang .

Naukowcy mają również nadzieję, że technologia oparta na świetle, której używają do badania Wnt, może oświetlić badania nad naprawą tkanek i rakiem w tkankach ludzkich.

„Ponieważ rak zwykle obejmuje nadmiernie aktywowane sygnały, wyobrażamy sobie, że światłoczułe aktywatory Wnt można wykorzystać do badania progresji raka w żywych komórkach” – powiedział Zhang. „W połączeniu z obrazowaniem żywych komórek będziemy w stanie ilościowo określić, co może przekształcić normalne komórki w komórki nowotworowe. Próg sygnału dostarcza głównych danych do opracowania ukierunkowanych specyficznych terapii w medycynie precyzyjnej w przyszłości”.