(Phys.org) — I ricercatori della Purdue University hanno sviluppato un modo per rilevare e misurare i livelli di cancro in una cellula vivente utilizzando minuscole particelle d'oro con code di DNA sintetico.

Una squadra guidata da Joseph Irudayaraj, professore di ingegneria agraria e biologica, utilizzato nanoparticelle d'oro per mirare e legarsi a frammenti di materiale genetico noti come varianti di giunzione dell'RNA messaggero BRCA1, che può indicare la presenza e lo stadio del cancro al seno. Il numero di queste varianti di splicing dell'mRNA in una cellula può essere determinato esaminando il segnale specifico che la luce produce quando interagisce con le nanoparticelle d'oro.

"Si tratta di una tecnica semplice ma sofisticata che può essere utilizzata per rilevare il cancro in una singola cellula e determinarne l'aggressività, " disse Irudayaraj, che è anche il vicedirettore del Bindley Bioscience Center. "Essere in grado di quantificare queste molecole genetiche potrebbe in definitiva aiutare i medici a fornire un trattamento migliore e più individualizzato ai malati di cancro".

La tecnica potrebbe anche aumentare la nostra comprensione della biologia cellulare e aprire la strada alla profilazione genetica e alla diagnosi basata su una singola cellula, ha detto Irudayaraj.

BRCA1 è un gene oncosoppressore che può trasformare una cellula in un tipo canceroso in determinate circostanze. Misurare il numero di varianti di splicing dell'mRNA di BRCA1 in una cellula può indicare se il gene è sotto-espresso, un possibile segno di cancro al seno.

Ma gli attuali metodi di rilevamento del cancro si basano su campioni costituiti da centinaia o migliaia di cellule e non possono fornire informazioni dettagliate su come i geni legati al cancro vengono espressi nelle singole cellule.

Irudayaraj e il suo team sono i primi a rilevare e quantificare le varianti di giunzione dell'mRNA di BRCA1 - frammenti di materiale genetico che vengono rimossi quando si forma l'mRNA - in una singola cellula. Le varianti di giunzione possono determinare il destino di una cellula e il modo in cui vengono espresse proteine ​​specifiche. Errori nel processo di splicing sono stati collegati a una varietà di malattie.

"Con questo metodo, siamo fondamentalmente in grado di individuare un ago in un pagliaio - e possiamo determinare se ci sono cinque aghi in quel pagliaio o se ce ne sono 50, " Egli ha detto.

Irudayaraj e il suo assistente di ricerca allora laureato, Kyuwan Lee, chi è il primo autore dello studio, ha adattato metodi nanotecnologici comuni per affrontare la sfida di individuare le varianti di giunzione dell'mRNA in una cellula vivente. Hanno fabbricato nanoparticelle d'oro - più di 1, 000 volte più piccoli del diametro di un capello umano e li ha contrassegnati con filamenti di DNA complementari alle varianti di giunzione dell'mRNA di BRCA1.

Quando iniettato in una cellula, le nanoparticelle attaccate a entrambe le estremità delle varianti di splicing dell'mRNA, formando strutture note come dimeri - ciascuno "come una coppia che si tiene per mano, " disse Irudayaraj.

Poiché i dimeri emettono un segnale unico in presenza di luce, i ricercatori hanno potuto misurare il numero di dimeri illuminando la cella con una semplice fonte di luce. Il numero di dimeri corrispondeva al numero di varianti di splicing dell'mRNA di BRCA1 in una cellula.

La luce si comporta diversamente quando brilla su una singola particella d'oro, consentendo ai ricercatori di distinguere tra dimeri e particelle d'oro fluttuanti.

I ricercatori hanno utilizzato due metodi per quantificare i dimeri:spettroscopia, che misura il modo in cui la luce si disperde quando incontra un oggetto, e un'immagine colorimetrica su cui i dimeri appaiono come punti rossastri mentre le singole particelle d'oro appaiono verdi.

La tecnica può quantificare le varianti di splicing dell'mRNA in una singola cellula in circa 30 minuti.

Irudayaraj sta modificando il sistema per accelerare il processo in modo che possa essere utilizzato nelle biopsie tissutali.

"Se possiamo quantificare l'mRNA chiave alla risoluzione di una singola cellula in una biopsia tissutale, che sarà molto potente in termini di perfezionamento dei protocolli di trattamento per malattie chiave, " Egli ha detto.