Muchos procesos biológicos y patológicos no están estrictamente controlados por la presencia, ausencia o función de biomoléculas como proteínas o ácidos nucleicos, sino más bien por cambios sutiles en sus números en ubicaciones específicas dentro de las células. Sin embargo, a pesar de la reciente revolución de las tecnologías de imágenes ópticasque ha permitido la distinción de objetivos moleculares que residen a menos de 200 nm entre sí, las técnicas modernas de súper resolución aún enfrentan el desafío de contar con precisión y precisión el número de biomoléculas en ubicaciones celulares.
Una nueva herramienta analítica desarrollada por un equipo del Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada resuelve este problema. El equipo dirigido por Peng Yin, Ph.D., miembro de la Facultad del Instituto Wyss y Profesor de Biología de Sistemas en Harvard MedicalSchool, ha avanzado con su plataforma de microscopía de súper resolución DNA-PAINT e Exchange-PAINT desarrollada previamente para contar ahora diferentes especies moleculares en muestras biológicas con alta precisión y precisión. DNA-PAINT ofrece una resolución más alta que los costosos microscopios de súper resolución e Exchange-PINT puede examinar múltiples moléculas diferentes en la misma muestra biológica. El método se informa en la edición del 28 de marzo de Métodos de la naturaleza .
"Ahora hemos mejorado nuestros métodos de microscopía de súper resolución alimentados por ADN con un kit de herramientas analíticas altamente cuantitativas. QPAINT, como lo llamamos, puede contar con precisión el número real de moléculas específicas en ubicaciones específicas dentro de la célula", dijo Yin"La introducción de este poder cuantitativo ha ampliado de manera crucial el espectro de capacidades de imagen de esta tecnología integral y económica para que pueda aplicarse en muchas áreas de la investigación biológica y clínica".
La clave de la tecnología de imágenes impulsada por el ADN es la interacción transitoria de dos cadenas cortas de ADN, una llamada "cadena de acoplamiento" que está unida al objetivo molecular a visualizar y la otra, llamada "cadena de imágenes", quelleva un tinte emisor de luz.
"Podemos programar con precisión el intervalo de tiempo durante el cual las dos cadenas de ADN complementarias interactúan transitoriamente entre sí para que cuando el par de cadenas atraviese la unión y la disociación, el tinte parpadee a una frecuencia específica. A partir de un aumento de esta frecuencia, luego podemos deducir con el análisis qPAINT cuántos objetivos se encuentran exactamente en una ubicación celular específica sin resolver espacialmente cada objetivo ", dijo Ralf Jungmann, Ph.D., uno de los dos primeros autores del estudio, un ex postdoctoralMiembro del laboratorio de Yin y ahora líder de grupo en el Instituto Max Biock de Bioquímica de la Universidad Ludwig Maximilian de Munich, Alemania.
La aplicación de este tipo de análisis de unión a DNA-PAINT e Exchange-PAINT permite al equipo de Wyss ignorar los problemas comunes que presentan los tintes fluorescentes para lograr un potencial verdaderamente cuantitativo en microscopía de súper resolución, como sus propiedades fotofísicas y tendencia difíciles de modelardisminuir bajo la influencia de la luz, un fenómeno conocido como foto-blanqueo.
En estudios anteriores de prueba de principio, el equipo integró la microscopía de súper resolución impulsada por ADN con reactivos de detección altamente específicos y ampliamente disponibles, por ejemplo, al unir cadenas de acoplamiento a anticuerpos que se unen específicamente a moléculas en diversas estructuras y complejos celulares o aSondas de ADN que se unen a moléculas de ARN mensajero específicas que transportan información genética dentro de las células.
"Con qPAINT, contamos el número de proteínas dirigidas por anticuerpos en sitios como la superficie celular o la membrana que rodea el núcleo celular, e incluso en las terminaciones nerviosas que estimulan los músculos para contraerse. La tecnología puede integrarse conuna gran variedad de reactivos de detección para eventualmente contar diversas moléculas de interés en los sitios celulares donde realizan sus tareas ", dijo Maier Avendaño, Ph.D., el otro coprimer autor del trabajo y becario postdoctoral en el equipo de Yin.
"qPAINT agrega una nueva herramienta poderosa a esta sencilla plataforma de microscopía de súper resolución, que ahora brinda a los investigadores la capacidad extraordinaria de cuantificar cómo los cambios en los números de moléculas en ubicaciones específicas influyen en la señalización y la función de las células. Y lo más sorprendente es que lo hacenesto sin requerir un microscopio muy costoso, por lo que debería ser utilizable por prácticamente cualquier laboratorio biológico o clínico ", dijo el Director Fundador del Instituto Wyss, Donald Ingber, MD, Ph.D., quien también es el Profesor de Biología Vascular Judah Folkman en HarvardEscuela de Medicina y el Programa de Biología Vascular en el Boston Children's Hospital y Profesor de Bioingeniería en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada en Harvard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :