Potente strumento per misurare i metaboliti nelle cellule viventi

Maggio 17, 2016 Admin Salute 0 0
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I ricercatori del Weill Cornell Medical College dire l'anticipo, descritto nel 9 marzo numero di Science, ha il potenziale di rivoluzionare la comprensione del metaboloma, le migliaia di metaboliti che forniscono le impronte digitali chimiche di attività dinamica all'interno delle cellule.

"La capacità di vedere metaboliti in azione ci offrirà nuove e potenti indizi sul modo in cui essi sono alterati nella malattia e aiutarci a trovare trattamenti che possono ripristinare i livelli alla normalità," dice il Dott Samie R. Jaffrey, professore associato di farmacologia presso Weill Cornell Medical College. Dr. Jaffrey ha condotto lo studio, che comprendeva altri tre investigatori Weill Cornell.




"Livelli di metaboliti nelle cellule controllano tanti aspetti della loro funzione, e per questo, forniscono un potente un'istantanea di ciò che sta accadendo all'interno di una cella in un particolare momento," dice.

Ad esempio, i biologi sanno che il metabolismo delle cellule tumorali è anormale; queste cellule alterano l'uso di glucosio per energia e producono prodotti di decomposizione unici come l'acido lattico, producendo così un profilo metabolico distinta. "La capacità di vedere queste anomalie metaboliche possono dire come il cancro potrebbe sviluppare," dice il Dott Jaffrey. "Ma fino ad ora, i metaboliti di misura è stato molto difficile in cellule viventi."

Nello studio Science, Dr. Jaffrey e il suo gruppo hanno dimostrato che specifiche sequenze di RNA può essere utilizzato per rilevare i livelli di metaboliti nelle cellule. Questi RNA sono basati sul spinaci RNA, che emette una luce verde in cellule. La squadra del Dott Jaffrey modificato Spinaci RNA in modo che siano spenti fino a quando non incontrano il metabolita sono specificamente progettati per legarsi alla, causando la fluorescenza di spinaci per essere acceso. Hanno progettato sequenze di RNA per rintracciare i livelli di cinque diversi metaboliti nelle cellule, tra ADP, il prodotto di ATP, molecola di energia della cellula, e SAM (S-adenosil metionina), che è coinvolta nella metilazione che regola l'attività dei geni. "Prima di questo, nessuno è stato in grado di vedere come i livelli di questi metaboliti cambiano in tempo reale nelle cellule," dice.

Fornire i sensori di RNA in cellule viventi permette ai ricercatori di misurare i livelli di un metabolita di destinazione in una singola cella come cambia nel tempo. "Si poteva vedere come questi livelli cambiano dinamicamente in risposta alle vie di segnalazione o modifiche genetiche. E si può proiettare farmaci che normalizzano tali anomalie genetiche," dice il Dott Jaffrey. "Un obiettivo importante è quello di identificare i farmaci che normalizzano il metabolismo cellulare."

Questa strategia supera inconvenienti del metodo prevalente di rilevamento molecole nelle cellule viventi utilizzando la proteina verde fluorescente (GFP). GFP e altre proteine ​​possono essere utilizzati per rilevare metaboliti se sono fusi alle proteine ​​che legano il metabolita naturale. In alcuni casi, metabolita legame può torcere le proteine ​​in un modo che colpisce la loro fluorescenza. Tuttavia, per la maggior parte metaboliti, vi siano proteine ​​disponibili che possono essere fuse per GFP fare sensori.

Utilizzando RNA come sensori metaboliti, questo problema è superato. "La cosa sorprendente di RNA è che si può fare sequenze di RNA che si legano alla sostanza, qualsiasi piccola molecola che si desidera. Possono essere realizzati in un paio di settimane," dice il Dott Jaffrey. Queste sequenze artificiali sono poi fuse a spinaci ed espressi in un singolo filamento di RNA nelle cellule.

"Questo approccio potrebbe potenzialmente consentire di prendere qualsiasi piccola molecola metabolita si vuole studiare e vedere all'interno delle cellule," dice il Dott Jaffrey. Lui ei suoi colleghi hanno ampliato la tecnologia per rilevare le proteine ​​e altre molecole all'interno delle cellule viventi.

Egli aggiunge che usi della tecnologia di comprendere biologia umana possono essere applicati a molte malattie. "Siamo molto interessati a vedere come i cambiamenti metabolici all'interno dei neuroni del cervello contribuiscono a disturbi dello sviluppo come l'autismo," dice il Dott Jaffrey. "Ci sono un sacco di opportunità, per quanto riguarda questo nuovo strumento è interessato."

Co-autori dello studio includono Dr. Jeremy S. Paige, Mr. Thinh Nguyen Duc, e il dottor Wenjiao Canzone del Dipartimento di Farmacologia presso Weill Cornell Medical College.

Lo studio è stato finanziato dal National Institute of Biomedical Imaging e Bioingegneria del NIH, e la Fondazione McKnight. Il Centro per la Tecnologia Cornell Enterprise e commercializzazione (CCTEC), a nome della Cornell University, ha presentato ha presentato istanza di protezione del brevetto su questa tecnologia. Dr. Samie Jaffrey è il fondatore e consulente scientifico di Lucerna Technologies, e detiene partecipazioni in questa azienda. Inoltre, Lucerna Technologies ha una licenza che è legato alla tecnologia qui descritta.

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