Un buon indicatore di disregolazione nelle cellule vive è un cambiamento nella loro espressione di RNA. MicroRNA (miRNA), un tipo speciale di RNA, è considerato un biomarcatore per le cellule cancerogene. Un team di scienziati cinesi ha trovato un modo per amplificare il miRNA nelle cellule tumorali vive per il bioimaging. Come riportano sul giornale Angewandte Chemie , il loro saggio si basa su un robusto biocircuito cellulare autocatalitico innescato da DNA sintetico e nanoparticelle.

La diagnosi del cancro prima che un tumore diventi visibile è stato uno degli obiettivi di lunga data della medicina. Uno dei biomarcatori di cancerogenicità in una cellula è il suo pattern di espressione dell'RNA o, più precisamente, il cambiamento nell'espressione dell'RNA, che provoca degenerazione metabolica. Esistono molti tipi di RNA, tra i quali un breve RNA non codificante chiamato miRNA promuove o impedisce la traduzione dell'informazione genetica codificata dal nucleo in proteine. Di conseguenza, si pensa che il rilevamento di un profilo di espressione di miRNA modificato sia un'indicazione affidabile della degenerazione di una cellula.

Però, la rilevazione di un particolare miRNA è difficile perché è presente nella cellula solo in piccole quantità e deve essere amplificato e connesso ad un'entità di segnalazione, come un colorante fluorescente, per la visualizzazione. Un team di scienziati dell'Università di Wuhan, Cina, guidato da Fuan Wang, hanno scoperto un meccanismo di rilevamento di amplificazione adatto per miRNA, che si basa su un biocircuito autocatalitico attivato da DNA sintetico, portando a un forte segnale di fluorescenza che segnala le cellule tumorali.

L'RNA viene solitamente sintetizzato nel nucleo della cellula e trasportato nel citoplasma dove veicola l'informazione genetica. Però, quando il DNA sintetico è presente nel citoplasma, L'RNA può legarsi a una sequenza nucleotidica corrispondente del filamento di DNA; un fatto che viene sfruttato in, Per esempio, trattamento antiretrovirale per silenziare l'espressione dell'RNA virale. Wang e i suoi colleghi hanno fatto il contrario. Abbinando filamenti di DNA sintetici con miRNA, hanno attivato un circuito di amplificazione autocatalitico, chiamato biocircuito DNAzyme autocatalitico, per formare assemblaggi DNA-miRNA. Questi gruppi sono cresciuti ulteriormente per formare nanofili DNAzyme che trasportano i coloranti a fluorescenza.

Dopo aver somministrato il kit di rilevamento DNAzyme, gli autori hanno osservato una brillante fluorescenza in un modello murino nel punto in cui si stava sviluppando un tumore.

Per far entrare il DNAzyme nelle cellule tumorali, gli autori hanno utilizzato nanoparticelle, piccoli pacchi in grado di fornire farmaci e altri carichi molecolari alle cellule, fatte di biossido di manganese con una struttura a nido d'ape. Secondo gli autori, questa composizione e architettura ha il vantaggio che la nanoparticella può essere prontamente attivata dal glutatione, che è una sostanza chimica presente in abbondanza nelle cellule tumorali. Un altro vantaggio è che gli ioni manganese rilasciati sosterrebbero il biocircuito autocatalitico del DNAzyme, scrivono gli autori.

Gli scienziati sottolineano che il loro sistema di bioimmagini potenziato potrebbe essere sviluppato come un potente strumento per visualizzare le cellule tumorali con biomarcatori. Ciò è particolarmente promettente in quanto molti miRNA diversi possono essere mirati selettivamente per indagare su diversi tumori o altre disfunzioni cellulari.