Sondele de lumină inovatoare permit vizualizarea în timp real a proceselor celulare
Proteinele fluorescente au revoluționat știința, permițând cercetătorilor să marcheze și să vizualizeze molecule individuale în celule, țesuturi și animale vii.
Folosind aceste unelte, cercetătorii au urmărit în timp real infecția celulară de către virusuri, au observat colectarea de deșeuri celulare și au monitorizat semnalele care stimulează creșterea tumorilor.
O echipă de cercetători de la Salk, împreună cu colaboratori de la Albert Einstein College of Medicine, a avansat această tehnologie de vizualizare. Noua tehnologie, denumită nanobodies fluorescente stabilizabile de antigen în spectrul vizibil (VIS-Fbs), a fost validată pe mai multe tipuri de celule mamifere și oferă un instrument puternic pentru o gamă largă de aplicații în cercetarea științelor vieții.
Studiul a fost publicat în Nature Methods pe 22 aprilie 2026.
„Această lucrare stabilește o platformă versatilă pentru imagistica proteinelor cu specificitate ridicată și un fundal minim”, afirmă coautorul corespondent Axel Nimmerjahn, PhD, profesor și Françoise Gilot-Salk Chair la Salk. „Deschide noi oportunități pentru a studia cum se desfășoară procesele moleculare și celulare în timp real în diverse sisteme biologice.”
Cum poate fi optimizată tehnologia actuală de imagistică celulară? Inovația a început cu fragmente proteice mici numite nanobodies, care pot fi concepute pentru a se lega de ținte proteice specifice în celulele vii. Atunci când sunt fuzionate cu proteine fluorescente, aceste sonde bazate pe nanobodies pot dezvălui locația și comportamentul proteinelor țintă. Totuși, versiunile convenționale pot genera în continuare semnale chiar și atunci când nu sunt legate, creând fluorescență de fundal care poate obscura detaliile fine.
Echipa Salk și Einstein a conceput un nou tip de sondă care păstrează puterea de țintire a nanobodies-urilor, reducând semnificativ fluorescența de fundal. VIS-Fbs devin stabile și fluorescente doar atunci când sunt legate de ținta dorită. Această fluorescență dependentă de legare („la cerere”) reduce zgomotul de fundal cu până la o sută de ori, permițând o vizualizare mult mai clară a locației și dinamicii proteinelor.
În plus, cercetătorii au dezvoltat mai multe versiuni ale acestei noi sonde care fluorescează pe aproape întreg spectrul vizibil, de la albastru la roșu închis. Cu atât de multe opțiuni de culoare, pot fi urmărite simultan multiple ținte celulare. Anumite variante de VIS-Fb pot fi, de asemenea, activate și dezactivate cu ajutorul luminii, făcând posibilă urmărirea comportamentului proteinelor în timp, cu o precizie spațială și temporală ridicată. Cercetătorii au stabilit, de asemenea, un cadru de design modular, permițând adaptarea rapidă a sondelor VIS-Fb la diferite ținte și rezultate funcționale.
Ce studiază oamenii de știință cu ajutorul sondelor de lumină? Noua tehnologie va permite oamenilor de știință să obțină informații mai precise și mai timpurii despre activitatea celulară, chiar și în medii complexe, cum ar fi țesutul cerebral viu. Cercetătorii au demonstrat capabilitățile VIS-Fbs în diverse modele vii.
În modelele de șoareci, sondele VIS-Fb au permis etichetarea selectivă și imagistica ratiometrică a activității de calciu în neuroni și astrocite în timpul comportamentului. În peștii-zebrafi, tehnologia a permis urmărirea în timp real a schimbărilor dinamice în timpul dezvoltării timpurii și ca răspuns la medicamente care alterează căile de semnalizare.
„Rezultatele noastre arată că această platformă de imagistică oferă o vedere mult mai clară și mai precisă a comportamentului proteinelor în interiorul sistemelor vii”, spune coautorul studiului Vladislav Verkhusha, PhD, profesor și co-director al Gruss Lipper Biophotonics Center la Albert Einstein College of Medicine. „Deschide calea pentru a studia procese biologice complexe, cum ar fi semnalizarea celulară, dezvoltarea și progresia bolilor, în moduri noi.”
