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‘Simple pero poderoso’: ver la secreción celular como nunca antes

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Recientemente hemos sido testigos de las asombrosas imágenes de galaxias distantes reveladas por el telescopio James Webb, que antes solo eran visibles como puntos borrosos. Investigadores de la Universidad de Washington en St. Louis han desarrollado un método novedoso para visualizar las proteínas secretadas por las células con una resolución sorprendente, convirtiéndolo en la versión de James Webb para visualizar secreción de proteína unicelular.

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Imágenes del ensayo FluoroDOT de células dendríticas que secretan proteína 1 (TNFa, que se muestra en rojo) y proteína 2 (IL-6, que se muestra en amarillo) en diferentes momentos (de izquierda a derecha: sin estimulación, estimulada durante 30 minutos, 1 hora, 2 horas y 3 horas). Los núcleos de la célula se muestran en azul. Las flechas blancas resaltan las células que secretan solo una proteína o diferentes cantidades de las dos proteínas y en diferentes momentos. Crédito de la imagen: laboratorio Singamaneni

Los investigadores, dirigidos por Srikanth Singamanenila profesora Lilyan & E. Lisle Hughes de Ingeniería Mecánica y Ciencia de los Materiales en la Escuela de Ingeniería McKelvey, y Anushree Seth, ex becaria postdoctoral en el laboratorio de Singamaneni, desarrollaron el ensayo FluoroDOT, que presentaron en un artículo en la revista Métodos de informes de celdas. El ensayo altamente sensible puede ver y medir las proteínas secretadas por una sola célula en aproximadamente 30 minutos.

En colaboración con investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington y otras universidades, descubrieron que el ensayo FluoroDOT es versátil, de bajo costo y adaptable a cualquier entorno de laboratorio y tiene el potencial de proporcionar una visión más completa de estas proteínas que los ensayos existentes ampliamente utilizados. . Los investigadores biomédicos buscan en estas proteínas secretadas información sobre la comunicación de célula a célula, la señalización celular, la activación y la inflamación, entre otras acciones. Aún así, los métodos existentes tienen una sensibilidad limitada y pueden tardar hasta 24 horas en procesarse.

El ensayo FluoroDOT se diferencia de los ensayos existentes porque utiliza un flúor plasmónicouna nanoetiqueta mejorada con plasmón desarrollada en el laboratorio de Singamaneni que es 16 000 veces más brillante que las etiquetas de fluorescencia convencionales y tiene una relación señal-ruido casi 30 veces mayor.

“Los fluoruros plasmónicos están compuestos de nanopartículas metálicas que sirven como antena para atraer la luz y mejorar la emisión de fluorescencia de los fluoróforos moleculares, lo que las convierte en nanopartículas ultrabrillantes”, dijo Singamaneni.

Esta emisión ultrabrillante de flúor plasmónico le permite al usuario ver cantidades extremadamente pequeñas de proteína secretada, lo que no puede hacer en los ensayos existentes, y medir las señales de alta resolución digitalmente usando el número de partículas, o patrón de puntos, por grupo o punto. , utilizando un algoritmo personalizado. Además, no requiere equipo especial. Singamaneni y sus colaboradores publicaron por primera vez su trabajo con el plasmónico-fluor en Nature Biomedical Engineering en 2020.

La Oficina de Administración de Tecnología otorga licencias de la tecnología de flúor plasmónico pendiente de patente en la Universidad de Washington en St. Louis a Auragent Bioscience LLC.

“Usando un microscopio de fluorescencia simple, podemos visualizar simultáneamente una célula junto con la distribución espacial de las proteínas secretadas a su alrededor”, dijo Seth, quien había trabajado en el laboratorio de Singamaneni y ahora es científico principal en aplicaciones celulares para Auragent Bioscience. “Vimos patrones de secreción interesantes para diferentes tipos de células. Este ensayo también permite la visualización simultánea de dos tipos de proteínas de células individuales. Cuando las células múltiples están sujetas a los mismos estímulos, podemos distinguir las células que secretan dos proteínas simultáneamente de las que solo secretan una proteína o no secretan ninguna”.

El equipo usó proteínas secretadas por células humanas y de ratón para validar la tecnología, incluidas células inmunitarias infectadas con Mycobacterium tuberculosis.

Una de las colaboradoras y coautoras, Jennifer A. Philips, MD, PhD, Theodore and Bertha Bryan Professor en los departamentos de Medicina y Microbiología Molecular y codirectora de la División de Enfermedades Infecciosas de la Facultad de Medicina, ha utilizado el ensayo FluoroDOT en su laboratorio.

“Cuando Mycobacterium tuberculosis infecta las células inmunitarias, esas células responden secretando proteínas inmunitarias importantes, llamadas citoquinas”, dijo Philips. “Pero no todas las células responden a la infección de la misma manera. El ensayo FluoroDOT nos permitió ver cómo las células individuales de una población responden a la infección, para ver qué células secretan y en qué dirección. Esto no era posible con la tecnología más antigua”.

Fuente: Universidad de Washington en St. Louis






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