Utilizando la capacidad de producción de luz natural de los camarones de aguas profundas, un investigador del Centro Integral del Cáncer UNC Lineberger y un equipo de científicos desarrollaron una nueva herramienta de imágenes para ayudar a los investigadores del cáncer a rastrear mejor el desarrollo del tumor y las respuestas al tratamiento.
Los investigadores describen el diseño y la ingeniería de la nueva herramienta de imágenes bioluminiscentes llamada "LumiFluor" en un estudio publicado en la revista Investigación del cáncer . Su diseño adapta una enzima de los camarones de aguas profundas Oplophorus gracilirostris . El camarón normalmente usa esta enzima, llamada luciferasa, para emitir una nube de luz azul brillante para confundir a los depredadores.
"Hemos diseñado una herramienta de imagen que ofrece a los investigadores una forma de detectar más fácilmente las células cancerosas y, lo que es más importante, en varias etapas del desarrollo del tumor", dijo el autor principal del estudio, Antonio "Tony" Amelio, PhD, miembro de UNC Linebergery profesor asistente en la Facultad de Odontología de la Universidad de Carolina del Norte. "Esto brinda la oportunidad de medir mejor las respuestas al tratamiento y diseñar más efectivamente nuevas intervenciones terapéuticas".
En el estudio, los investigadores muestran que esta nueva herramienta genera luz intensa, por lo que es una herramienta altamente sensible que será útil en estudios preclínicos para evaluar la efectividad de los medicamentos contra el cáncer.
"Otras herramientas de imágenes bioluminiscentes están disponibles y se han utilizado durante años, pero lo que tenemos ahora es órdenes de magnitud más sensibles, lo que significa que puede obtener información antes sobre la efectividad de un medicamento en investigación", dijo Amelio.
Específicamente, su diseño supera un problema con otras tecnologías de imagen, que comúnmente usan proteínas fluorescentes que deben ser 'encendidas' por una fuente de luz externa como un láser antes de que puedan producir luz. Esas fuentes de luz externas pueden dañar los tejidos ycausar que se produzca otra luz que distraiga.
"Hemos aprovechado con éxito las propiedades bioluminiscentes de una luciferasa de Oplophorus modificada para generar luz que puede explotarse para activar las proteínas fluorescentes", dijo Amelio.
El sistema LumiFluor aprovecha la reacción enzimática impulsada por los camarones de aguas profundas para producir luz, y la combina con una segunda proteína fluorescente que absorbe esa luz y luego la libera a una longitud de onda diferente. Debido a esta propiedad, el grupofue capaz de crear versiones del LumiFluor que emiten una luz verde o naranja brillante. La luz en estas longitudes de onda puede penetrar más eficazmente a través de los tejidos. Y debido a que las reacciones enzimáticas requieren un sustrato, que es una molécula que activa la reacción, el sistema LumiFluor puede serencendido o apagado como una linterna biológica controlando la disponibilidad del sustrato.
Los investigadores trabajaron con biólogos estructurales para "pegar" los dos componentes, y luego probaron el brillo de su sistema combinado en comparación con la enzima del camarón de aguas profundas sola. Descubrieron que el LumiFluor era al menos 10 veces más brillante que el profundo-la enzima del camarón marino sola, y podría penetrar mejor en los tejidos. Su sistema reveló fácilmente la ubicación de las células cancerosas, incluidas las que han hecho metástasis.
"Existe un gran interés creciente en las fuentes de luz bioluminiscentes para una variedad de aplicaciones interesantes", dijo Amelio.
Más allá de los estudios preclínicos en ratones, Amelio dijo que creen que la herramienta podría adaptarse para una variedad de aplicaciones, incluidos los esfuerzos para ayudar a los cirujanos a determinar mejor los márgenes tumorales.
El laboratorio de Amelio está utilizando estas nuevas herramientas de producción de luz en la investigación sobre los cánceres de glándulas salivales, así como otros cánceres de cabeza y cuello para comprender mejor las primeras etapas de la enfermedad.
"En nuestros modelos preclínicos de cáncer de cabeza y cuello, si podemos comprender mejor las primeras etapas de la enfermedad, potencialmente podemos utilizar esta información para identificar un biomarcador que nos permita diagnosticar la enfermedad en humanospacientes antes de lo normal ", dijo Amelio.
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Materiales proporcionado por Sistema de atención médica de la Universidad de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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