La grande visione di Fabien Pinaud per il trattamento delle case oncologiche raggiunge il più piccolo degli obiettivi.

Insieme a un team di scienziati, ha creato una nuova nanosonda ibrida che potrebbe portare alla rilevazione e al trattamento non invasivo della malattia a livello di una singola cellula.

Pinaud, professore assistente di scienze biologiche, chimica, fisica e astronomia alla USC Dornsife, ha sviluppato un metodo per amplificare un segnale biochimico sulla superficie delle cellule tumorali.

La nuova tecnica lega e assembla nanoparticelle d'oro nelle cellule viventi utilizzando due frammenti di una proteina fluorescente come "colla molecolare". Queste minuscole sonde fungono da amplificatori, migliorare la capacità dei ricercatori di rilevare biomarcatori distinti, cose come proteine ​​sovraespresse o mutate, presenti nelle cellule tumorali.

Il segnale potenziato consente agli scienziati di distinguere le cellule tumorali dalle cellule sane attraverso l'uso della spettroscopia Raman, una tecnica di imaging laser specializzata.

"Il nostro approccio sfrutta il fatto che abbiamo due diverse nanoparticelle che, da soli, non sono attivi, ma che si attivano quando si assemblano sulle cellule cancerose, " disse Pinaud, ricercatore principale del Single Molecule Biophotonics Group e coautore di uno studio correlato, pubblicato il 9 febbraio in Comunicazioni sulla natura .

Proprio sul bersaglio

L'uso di assemblaggi di "colla molecolare" per progettare nuove nano-sonde è una pratica comune nella ricerca biomedica di oggi, ma la maggior parte degli scienziati li costruisce con il DNA piuttosto che con le proteine. Mentre vengono generate sonde ottiche promettenti utilizzando assemblaggi di DNA in provette, Il DNA non è un adesivo pratico nelle cellule vive. Le proteine ​​sono spesso migliori.

Pinaud e il suo team iniziano con una proteina fluorescente, uno che si illumina quando la luce ultravioletta lo colpisce. La proteina fluorescente è divisa in due frammenti e ogni pezzo è attaccato a una serie di nanoparticelle d'oro. Entrambi i set di nanoparticelle si azzerano sulle cellule e si legano specificamente ai biomarcatori sulla superficie cellulare. Quando le nanoparticelle si scontrano su una cellula cancerosa, i frammenti proteici si ricompongono naturalmente nell'intera proteina fluorescente.

Il processo di ristrutturazione offre due vantaggi. Primo, l'attivazione di un nuovo segnale biochimico nella proteina fluorescente è massicciamente amplificata dalle nanoparticelle, che consente il rilevamento mediante imaging Raman.

Secondo, calore e ultrasuoni vengono prodotti quando il laser colpisce le nanoparticelle, e che può essere misurato con i rilevatori a ultrasuoni. Questo doppio effetto fornisce un'elevata sicurezza che una cellula rilevata sia effettivamente cancerosa e non un segnale falso positivo da una cellula sana.

Gli scienziati esploreranno poi la possibilità di distruggere singole cellule cancerose, lasciando intatte le cellule sane, utilizzando il laser per riscaldare le nanoparticelle. "Passare dall'imaging all'uccisione delle cellule significa semplicemente girare la manopola sul laser che usi, " disse Pinaud.

La curiosità alimenta la convergenza

Pinaud ha condotto la ricerca con il suo ex studente laureato e coautore, Tuğba Koker, dottorato di ricerca Dopo essersi formato come biologo in Turchia, Köker ha letto un articolo pubblicato da Pinaud nel 2011 che ha posto le basi per questa ricerca sulle proteine ​​fluorescenti. Gli ha inviato un'e-mail sulla possibilità di lavorare insieme al progetto come parte dei suoi studi universitari.

"Ero sull'aereo la settimana successiva, " ha detto Koker.

Ricorda il giorno in cui ha ricevuto le prime immagini di laboratorio che mostravano il successo del loro esperimento. "Non potevo crederci. È stato il momento della svolta".

Mentre Pinaud era eccitato, ha detto che era anche scettico. "Così è Fabien. Vuole sempre più certezze."