Ученый создал гибридный нанозонд для обнаружения живых раковых клеток
Фабьен Пиньо и его команда разработали новый гибридный нанозонд, который может привести к неинвазивному обнаружению и лечению рака на уровне отдельной клетки.
Пиньо, доцент биологических наук, химии, физики и астрономии в USC Dornsife, разработал метод усиления биохимического сигнала на поверхности раковых клеток.
Новая техника связывает и собирает наночастицы золота в живых клетках, используя два фрагмента флуоресцентного белка в качестве "молекулярного клея". Эти крошечные зонды действуют как усилители, улучшая способность исследователей обнаруживать специфические биомаркеры (например, сверхэкспрессированные или мутировавшие белки) в раковых клетках.
Усиленный сигнал позволяет ученым отличать раковые клетки от здоровых с помощью рамановской спектроскопии — специализированной лазерной техники визуализации.
"Наш подход использует тот факт, что у нас есть две разные наночастицы, которые сами по себе не активны, но становятся активными, когда собираются на раковых клетках", — сказал Пиньо, главный исследователь группы Single Molecule Biophotonics и соавтор исследования, опубликованного 9 февраля в Nature Communications.
Принцип работы
Большинство ученых создают подобные сборки с помощью ДНК, но ДНК непрактична в живых клетках. Белки часто лучше.
Команда начинает с флуоресцентного белка, который светится под ультрафиолетово-синим светом. Этот белок расщепляется на два фрагмента, и каждый фрагмент присоединяется к набору наночастиц золота. Оба набора наночастиц нацеливаются на клетки и специфически связываются с биомаркерами на поверхности клетки. Когда наночастицы сталкиваются на раковой клетке, фрагменты белка естественным образом собираются обратно в целый флуоресцентный белок.
Этот процесс реструктуризации дает два преимущества:
- Активация нового биохимического сигнала в флуоресцентном белке значительно усиливается наночастицами, что позволяет проводить обнаружение с помощью рамановской визуализации.
- При попадании лазера на наночастицы генерируются тепло и ультразвук, которые можно измерить ультразвуковыми детекторами. Этот двойной эффект обеспечивает высокую уверенность в том, что обнаруженная клетка действительно является раковой, а не ложноположительным сигналом от здоровой клетки.
Ученые планируют исследовать возможность уничтожения отдельных раковых клеток без вреда для здоровых, используя лазер для нагрева наночастиц.
"Переход от визуализации к уничтожению клеток — это просто вопрос поворота ручки мощности используемого лазера", — сказал Пиньо.
Исследование проводилось с участием его бывшей аспирантки и соавтора Тугбы Кёкер, Ph.D. Она вспоминает момент, когда получила первые лабораторные изображения, подтверждающие успех эксперимента: "Я не могла в это поверить. Это был момент прорыва".