Con un piccolo ritocco della tavolozza dei colori, I ricercatori della School of Medicine dell'Università della Virginia hanno reso più facile per gli scienziati comprendere i processi biologici, tenere traccia degli eventi all'interno delle singole cellule, svelare i misteri della malattia e sviluppare nuovi trattamenti.

Hui-wang Ai dell'UVA, dottorato di ricerca, e Shen Zhang, dottorato di ricerca, hanno sviluppato un miglioramento semplice ed efficace dei "biosensori" fluorescenti ampiamente utilizzati nella ricerca scientifica e medica. I biosensori rilevano bersagli specifici all'interno delle cellule e li illuminano, in modo che gli scienziati possano monitorare e quantificare eventi biologici che altrimenti non potrebbero.

La maggior parte dei biosensori proteici fluorescenti emette un bagliore verde o giallo, ma Ai e Zhang hanno scoperto un modo per trasformare il verde in rosso. Questo comporta grandi vantaggi, incluso rendere più facile per gli scienziati monitorare più bersagli alla volta e scrutare più in profondità nei tessuti.

"Questo metodo innovativo può convertire non solo i biosensori esistenti, ma anche eventuali biosensori verdi sviluppati in futuro, "Ha detto Ai. "L'imaging multicolore e/o multiplexato con cellule di biosensori fluorescenti diventerà così ampiamente accessibile".

Illuminare la strada

Mentre esistono biosensori rossi esistenti, sono in genere superati dalle loro controparti verdi. Quindi gli scienziati sono stati ansiosi di trovare modi per trasformare il colore verde in rosso, mantenendo i vantaggi dei sensori verdi aggiungendone di nuovi, come ridurre la confusione visiva che può essere causata dalla naturale fluorescenza di tessuti e cellule.

Ai e Zhang hanno trovato una soluzione in parte per un colpo di fortuna, o "serendipità, " come lo descrivono in un nuovo articolo scientifico. Nel corso del loro regolare lavoro di laboratorio, hanno scoperto che l'aggiunta di un particolare amminoacido, 3-aminotirosina, al biosensore verde lo ha fatto diventare rosso. Questo è semplice da fare e abbastanza efficace, riferiscono. La versione rossa conservava la luminosità, gamma dinamica e reattività del sensore verde, offrendo allo stesso tempo i vantaggi aggiuntivi di uno rosso.

"Abbiamo modificato un pannello di biosensori verdi per ioni metallici, neurotrasmettitori e metaboliti cellulari, "Ha detto Zhang. "È stata osservata una conversione spontanea ed efficiente da verde a rosso per tutti i biosensori testati, ed era necessaria poca ottimizzazione sui singoli sensori."

I ricercatori hanno testato il loro biosensore migliorato sulle cellule che producono insulina nel pancreas. Sono stati in grado di monitorare l'effetto di alti livelli di glucosio sulle cellule, acquisire nuove conoscenze e fornire ai ricercatori nuove direzioni da esplorare.

Sperano che il loro aggiornamento rapido e semplice del sensore offrirà vantaggi simili a molti altri scienziati e linee di ricerca scientifica.

"Avrà molte applicazioni, "Ai ha detto, "come l'accelerazione della nostra comprensione di come il pancreas controlla la secrezione di insulina o come i modelli di attività neuronale nel cervello si correlano con un comportamento complesso".