Raziskovalci oblikujejo "biološko svetilko", ki uporablja kozice, ki proizvajajo svetlobo | 2020

Vsebina:

Anonim

Raziskovalci opisujejo zasnovo in inženiring novega bioluminiscenčnega orodja za slikanje, imenovanega "LumiFluor", v študiji, objavljeni v reviji. Raziskave raka . Njihova zasnova prilagaja encim iz globokomorskih kozic Oplophorus gracilirostris . Kozica običajno uporablja ta encim, imenovan luciferaza, da oddaja oblak žareče modre svetlobe, ki zmede plenilce.

"Oblikovali smo slikovno orodje, ki raziskovalcem omogoča lažje zaznavanje rakavih celic, in kar je pomembno, na različnih stopnjah razvoja tumorjev," je povedal dr. Antonio "Tony" Amelio, član in pomočnik UNC Linebergerja. profesor na šoli za stomatologijo Univerze v Severni Karolini. "To je priložnost za boljše merjenje odzivov zdravljenja in učinkovitejše načrtovanje novih terapevtskih posegov."

V študiji so raziskovalci pokazali, da to novo orodje ustvarja intenzivno svetlobo, zaradi česar je zelo občutljivo orodje, ki bo koristno v predkliničnih študijah za testiranje učinkovitosti zdravil proti raku.

"Ostala bioluminiscenčna orodja za slikanje so na voljo in so bila uporabljena že več let, toda to, kar imamo, je zdaj veliko bolj občutljivo, kar pomeni, da lahko prej dobite informacije o učinkovitosti preiskovanega zdravila," je dejal Amelio.

Natančneje, njihova zasnova presega problem z drugimi slikarskimi tehnologijami, ki običajno uporabljajo fluorescenčne beljakovine, ki jih je treba "vključiti" z zunanjim virom svetlobe, kot je laser, preden lahko proizvajajo svetlobo. Ti zunanji viri svetlobe lahko poškodujejo tkiva in povzročijo nastanek druge moteče svetlobe.

"Uspešno smo izkoristili bioluminiscenčne lastnosti modificirane luciferaze Oploforja, da bi ustvarili svetlobo, ki jo lahko izkoristimo za vklop fluorescentnih beljakovin," je dejal Amelio.

Sistem LumiFluor izkorišča encimsko reakcijo, ki jo poganja globokomorska kozica, da proizvaja svetlobo, in jo združuje z drugo fluorescentno beljakovino, ki absorbira to svetlobo in jo nato sprosti na drugačni valovni dolžini. Zaradi tega premoženja je skupina lahko ustvarila različice LumiFluor, ki oddajajo svetlo zeleno ali oranžno svetlobo. Svetloba na teh valovnih dolžinah lahko učinkoviteje prodre skozi tkiva. In ker encimske reakcije zahtevajo substrat, ki je molekula, ki aktivira reakcijo, se lahko sistem LumiFluor vklopi ali izklopi kot biološka svetilka z nadzorovanjem razpoložljivosti substrata.

Raziskovalci so sodelovali s strukturnimi biologi, da bi "zlepili" obe komponenti skupaj, nato pa preizkusili svetlost njihovega kombiniranega sistema v primerjavi s samim encimom za globokomorske kozice. Ugotovili so, da je bil LumiFluor vsaj 10-krat svetlejši od samega encima globokomorskih kozic in bi lahko bolje prodrl v tkiva. Njihov sistem je zlahka razkril lokacijo rakavih celic, vključno s tistimi, ki so metastazirale.

"Obstaja veliko naraščajoče zanimanje za bioluminiscentne svetlobne vire za različne zanimive aplikacije," je dejal Amelio.

Poleg predkliničnih študij pri miših je Amelio dejal, da je orodje mogoče prilagoditi za vrsto aplikacij, vključno s prizadevanji, da bi kirurgom pomagali bolje določiti robove tumorja.

Laboratorij Amelio uporablja ta nova orodja za proizvodnjo svetlobe v raziskavah o raku žlez slinavk, kot tudi drugih rakih glave in vratu, da bi bolje razumel zgodnje faze bolezni.

"V naših predkliničnih modelih raka glave in vratu, če bomo lahko bolje razumeli zelo zgodnje faze bolezni, lahko te informacije uporabimo za identifikacijo biomarkerja, ki bi nam omogočil, da diagnosticiramo bolezen pri ljudeh prej normalno, «je rekel Amelio.