Gli enzimi, essenziali per le normali funzioni cellulari e fisiologiche, sono implicati in varie malattie come il cancro e il diabete a causa della loro attività anormale. Pertanto, il monitoraggio dell’attività enzimatica è una strategia preziosa per la diagnosi e il monitoraggio delle malattie. Le tecniche di imaging convenzionali sono limitate dalla necessità di agenti di contrasto, bassa sensibilità e risoluzione spazio-temporale.
Per superare queste limitazioni, i ricercatori stanno studiando sempre più sonde fluorescenti per la visualizzazione non invasiva e in tempo reale della dinamica degli enzimi e del corrispondente stato della malattia.
In un nuovo articolo di revisione, ricercatori coreani hanno riassunto gli ultimi progressi nello sviluppo di sonde fluorescenti nel vicino infrarosso (NIR) attivate da enzimi e le loro diverse applicazioni nella ricerca biomedica e nella medicina. Fornendo ulteriori approfondimenti sul loro articolo, gli autori principali,
Il professor Jun-Seok Lee del Korea University College of Medicine e il professor Juyoung Yoon della Ewha Womans University in Corea, hanno spiegato:"Mentre l'esame convenzionale dei biomarcatori si basa sul livello di espressione comparativa di un enzima bersaglio, non riflette l'attività enzimatica. Attivato dall'enzima le sonde fluorescenti possono aiutare a monitorare la dinamica dell'attività enzimatica in vitro e in vivo."
L'articolo di revisione è stato pubblicato in Trends in Analytical Chemistry .
Le sonde fluorescenti attivate da enzimi sono costituite principalmente da tre componenti:un fluoroforo che emette fluorescenza dopo l'attivazione, un linker e un'unità di riconoscimento dell'enzima. Quando la sonda incontra l'enzima bersaglio, la carica risultante o il trasferimento di energia attivano il fluoroforo NIR, emettendo fluorescenza rilevabile.
Gli autori descrivono varie strategie di progettazione per queste sonde fluorescenti adattabili, con applicazioni versatili in studi mirati sugli enzimi coinvolti nei processi metabolici, nella neurotrasmissione, nella crescita cellulare, nella morte cellulare e in altri processi chiave.
Le sonde fluorescenti NIR sono ampiamente utilizzate nell'imaging biomedico per visualizzare cellule e tessuti e forniscono misurazioni altamente sensibili e in tempo reale dell'attività enzimatica nelle cellule e nei modelli di malattie animali.
La loro selettività consente il rilevamento di enzimi aberranti specifici di determinati tumori o malattie, favorendo la diagnosi precoce e differenziale. Inoltre, vengono utilizzati per delineare i margini del tumore o tessuti specifici, guidare la resezione chirurgica e sono promettenti nella valutazione delle risposte terapeutiche alle terapie mirate agli enzimi. Inoltre, le loro applicazioni si estendono al rilevamento ambientale, alla sicurezza alimentare, all'analisi dell'acqua e dell'aria.
Le sonde fluorescenti attivate da enzimi offrono elevata specificità e sensibilità, eccellente biocompatibilità, facilità d'uso e proprietà sintonizzabili, rendendole risorse preziose nella ricerca biomedica e nell'assistenza sanitaria. Ulteriori studi possono aiutare nella progettazione di sonde fluorescenti multi-target in grado di distinguere tra diversi tipi di cellule e aiutare nella ricerca clinica, nella diagnostica, nel monitoraggio delle malattie e nei trattamenti. Nel complesso, queste sonde hanno un potenziale significativo per rivoluzionare l'assistenza sanitaria.
Questa revisione migliora la nostra comprensione delle sonde fluorescenti e getta le basi per la ricerca futura che può espandere le loro applicazioni. Gli autori concludono affermando:"L'attività enzimatica anomala è un segno distintivo di diverse malattie. Le sonde fluorescenti NIR possono essere utilizzate come strumenti molecolari per la visualizzazione e la quantificazione di tali biomarcatori. Sebbene siano stati compiuti progressi significativi nel loro sviluppo, sono necessari ulteriori studi per ampliare le loro bioapplicazioni."
Ulteriori informazioni: Hyunsun Jeong et al, Recenti progressi nelle sonde fluorescenti NIR attivate da enzimi per applicazioni biologiche, Tendenze nella chimica analitica (2023). DOI:10.1016/j.trac.2023.117335
Fornito dal Korea University College of Medicine
