Pesquisadores da Universidade de Zurique desenvolveram um novo método para analisar células e seus componentes, denominado imagem iterativa de imunofluorescência indireta (4i). Essa inovação refina muito a técnica de imagem de imunofluorescência padrão usada na biomedicina e fornece aos médicos uma enorme quantidade de dados de cada amostra individual. 4i torna possível observar a distribuição espacial de pelo menos 40 proteínas e suas modificações na mesma célula para centenas de milhares de células simultaneamente em vários níveis, do tecido até o nível da organela.

Dez vezes mais proteínas visualizadas ao mesmo tempo

"4i é a primeira técnica de imagem que nos dá uma visão multiplexada de tecido para organela de amostras biológicas. Podemos, pela primeira vez, vincular informações multiplexadas derivadas do tecido, nível celular e subcelular em um mesmo experimento, "diz Gabriele Gut, autor principal do estudo e pesquisador de pós-doutorado no Institute of Molecular Life Sciences do UZH.

A imunofluorescência (IF) usa anticorpos para visualizar e localizar proteínas em amostras biológicas. Embora o método IF padrão geralmente marque três proteínas, 4i usa anticorpos prontos para uso e microscópios de fluorescência convencionais para visualizar dez vezes mais proteínas por hibridização iterativa e remoção de anticorpos da amostra. “Imagine que biólogos celulares sejam jornalistas. Cada experimento é uma entrevista com nossas células. Com o FI convencional, Eu posso fazer três perguntas, enquanto com 4i, Posso ter uma discussão sobre mais de 40 tópicos, "explica Gabriele Gut.

O mapa fornece um levantamento sistemático da paisagem celular

Uma vez adquirido, a enorme quantidade de dados deve então ser analisada - o próximo obstáculo para os pesquisadores. "Geramos imagens com resolução subcelular para milhares de células de 40 canais para mais de 10 condições de tratamento. O olho e o cérebro humanos não podem processar a complexidade biológica coletada pelo 4i."

Para fazer uso total dos dados 4i, Gabriele Gut desenvolveu um novo programa de computador para visualização e análise chamado mapas de proteínas multiplexados. Ele extrai o sinal de fluorescência multiplexado para milhões de pixels e gera um mapa abstrato, mas representativo, da distribuição multiplexada de proteínas nas células.

Os pesquisadores foram então capazes de gerar um levantamento sistemático da paisagem celular:eles conseguiram visualizar a organização espacial intracelular da maioria das organelas de mamíferos ao longo do ciclo celular e em diferentes microambientes.

Avanço da medicina de precisão

As aplicações para mapas de proteínas 4i e multiplexadas são múltiplas, variando da pesquisa básica à medicina de precisão. "Esperamos que os mapas de proteínas 4i e multiplexados ajudem os pesquisadores a compreender melhor os processos que estão no centro da pesquisa biológica há décadas, "diz Gut. Ao mesmo tempo, os pesquisadores planejam usar essas tecnologias para avançar as fronteiras da medicina de precisão, particularmente no diagnóstico de câncer e seleção de terapia.

Novo método já está sendo aplicado na terapia tumoral

O novo método de análise de imagem de imunofluorescência indireta iterativa (4i) também pode ser usado para determinar os efeitos de substâncias farmacológicas na organização e fisiologia das células. Atualmente está sendo usado em uma colaboração de pesquisa translacional com médicos e uma empresa farmacêutica com o objetivo de melhorar o resultado do tratamento de pacientes com câncer. Lucas Pelkmans, professor do Instituto de Ciências da Vida Molecular do UZH, e sua equipe de pesquisa tem como objetivo caracterizar células tumorais de pacientes que foram tratados com diferentes medicamentos contra o câncer. Os cientistas esperam que os resultados do laboratório forneçam informações para apoiar a tomada de decisão clínica para o tratamento individual de pacientes. Além disso, os pesquisadores planejam implementar mapas de proteínas 4i e multiplexados em seções de tecido de tumores para identificar biomarcadores relevantes e, assim, melhorar o diagnóstico e o prognóstico para pacientes com câncer.