Un team di ricercatori dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign e della Mayo Clinic ha progettato un nuovo tipo di sonda molecolare in grado di misurare e contare l'RNA nelle cellule e nei tessuti senza coloranti organici. La sonda si basa sulla tecnica convenzionale di ibridazione in situ a fluorescenza (FISH), ma si basa su punti quantici compatti per illuminare molecole e cellule malate piuttosto che su coloranti fluorescenti.

Negli ultimi 50 anni, La FISH si è evoluta in un'industria multimiliardaria perché visualizza e conta efficacemente il DNA e l'RNA nelle singole cellule. Però, FISH ha i suoi limiti a causa della natura delicata dei coloranti. Per esempio, i coloranti si deteriorano rapidamente e non sono molto bravi nell'imaging in tre dimensioni. Inoltre, FISH convenzionale può leggere solo un paio di sequenze di RNA o DNA alla volta.

"Sostituendo i coloranti con punti quantici, non ci sono problemi di stabilità di sorta e possiamo contare numerosi RNA con una fedeltà maggiore rispetto a prima, " ha detto Andrew Smith, professore associato di Bioingegneria e membro del gruppo di ricerca. "Inoltre, abbiamo scoperto un limite fondamentale alla dimensione di un'etichetta molecolare nelle cellule, rivelando nuove regole di progettazione per l'analisi nelle cellule".

Nel loro ultimo documento, pubblicato il 26 ottobre 2018, nell'edizione online di Comunicazioni sulla natura , Smith e il suo team hanno identificato una dimensione ottimale per i punti quantici al fine di lavorare efficacemente con il protocollo FISH. Questa scoperta ha consentito a FISH basato su punti quantici di abbinare le precisioni di etichettatura attualmente ottenute con i coloranti organici.

Il team ha creato punti quantici unici fatti di zinco, selenio, cadmio, e lega di mercurio e sono rivestiti con polimeri. "Il nucleo del punto determina la lunghezza d'onda di emissione, e il guscio detta quanta luce verrà emessa, " ha detto Smith, che è anche affiliato al Micro + Nanotechnology Lab, Carle Illinois College of Medicine, e Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso l'Università dell'Illinois.

Questi punti possono emettere colore indipendentemente dalla dimensione della particella, che non è il caso dei punti quantici convenzionali. I punti sono anche abbastanza piccoli (7 nanometri) da adattarsi a una sonda che può manovrare tra proteine ​​e DNA in una cellula, rendendoli più comparabili per dimensioni ai coloranti utilizzati nelle sonde FISH convenzionali.

In esperimenti con cellule HeLa e cellule del cancro alla prostata, i ricercatori hanno scoperto che la conta delle cellule FISH a base di colorante è diminuita rapidamente in pochi minuti. Il metodo FISH basato su punti quantici ha fornito luminescenza a lungo termine per consentire il conteggio dell'RNA per più di 10 minuti, rendendo possibile l'acquisizione di immagini cellulari 3D.

"Questo è importante perché le immagini di cellule e tessuti vengono acquisite fetta per fetta in sequenza, quindi le fette successive etichettate con i coloranti vengono esaurite prima di poter essere visualizzate, " ha detto Smith.