p Os cientistas desenvolveram uma nova técnica usando ferramentas feitas de DNA luminescente, acendeu como vaga-lumes, para visualizar as forças mecânicas das células no nível molecular. Métodos da Natureza publicou o trabalho, liderado por químicos da Emory University, que demonstraram sua técnica em plaquetas de sangue humano em experimentos de laboratório. p "Normalmente, um microscópio óptico não pode produzir imagens que resolvam objetos menores do que o comprimento de uma onda de luz, que tem cerca de 500 nanômetros, "diz Khalid Salaita, Professor de química de Emory e autor sênior do estudo. "Encontramos uma maneira de alavancar os avanços recentes em imagens ópticas junto com nossos sensores de DNA molecular para capturar forças a 25 nanômetros. Essa resolução é semelhante a estar na lua e ver as ondulações causadas por gotas de chuva que atingem a superfície de um lago na Terra . "

p Quase todo processo biológico envolve um componente mecânico, da divisão celular à coagulação do sangue e à montagem de uma resposta imunológica. "Compreender como as células aplicam forças e forças sensoriais pode ajudar no desenvolvimento de novas terapias para muitos distúrbios diferentes, "diz Salaita, cujo laboratório é líder na criação de formas de criar imagens e mapear as forças biomecânicas.

p Os primeiros autores do artigo, Joshua Brockman e Hanquan Su, fizeram o trabalho como alunos de graduação da Emory no laboratório de Salaita. Ambos receberam recentemente seus Ph.D.s.

p Os pesquisadores transformaram fitas de DNA sintético em sondas de tensão molecular que contêm bolsas ocultas. As sondas são conectadas a receptores na superfície da célula. Pedaços flutuantes de DNA marcados com fluorescência servem como imagens. À medida que os pedaços de DNA não ancorados passam zunindo, eles criam faixas de luz em vídeos de microscopia.

p Quando a célula aplica força em um determinado local do receptor, as sondas conectadas se esticam fazendo com que seus bolsos ocultos se abram e liberem gavinhas de DNA que estão armazenadas dentro. Os pedaços flutuantes de DNA são projetados para se encaixar nesses tentáculos de DNA. Quando os pedaços fluorescentes de DNA se encaixam, eles são brevemente desmobilizados, aparecendo como pontos estáticos de luz nos vídeos de microscopia.

p Horas de vídeo de microscopia são tiradas do processo, em seguida, acelerou para mostrar como os pontos de luz mudam ao longo do tempo, fornecendo a visão em nível molecular das forças mecânicas da célula.

p Os pesquisadores usam uma analogia do vaga-lume para descrever o processo.

p "Imagine que você está em um campo em uma noite sem lua e há uma árvore que você não pode ver porque está escuro como breu, "diz Brockman, que se formou no Departamento de Engenharia Biomédica Wallace H. Coulter, um programa conjunto da Georgia Tech e Emory, e agora é pós-doutorando em Harvard. "Por algum motivo, vaga-lumes realmente gostam daquela árvore. À medida que pousam em todos os galhos e ao longo do tronco da árvore, você pode construir lentamente uma imagem do contorno da árvore. E se você fosse realmente paciente, você pode até mesmo detectar os galhos da árvore balançando ao vento, registrando como os vaga-lumes mudam seus locais de pouso ao longo do tempo. "

p "É extremamente desafiador imaginar as forças de uma célula viva em alta resolução, "diz Su, que se formou no Departamento de Química de Emory e agora é pós-doutorado no laboratório de Salaita. "Uma grande vantagem de nossa técnica é que ela não interfere no comportamento normal ou na saúde de uma célula."

p Outra vantagem, ele adiciona, é que as bases de DNA de A, G, T e C, que naturalmente se ligam uns aos outros de maneiras particulares, pode ser projetado dentro do sistema de sonda e imagem para controlar a especificidade e mapear várias forças de uma vez dentro de uma célula.

p "Em última análise, podemos ser capazes de ligar várias atividades mecânicas de uma célula a proteínas específicas ou a outras partes da maquinaria celular, "Brockman diz." Isso pode nos permitir determinar como alterar a célula para mudar e controlar suas forças. "

p Ao usar a técnica para criar imagens e mapear as forças mecânicas das plaquetas, as células que controlam a coagulação do sangue no local de uma ferida, os pesquisadores descobriram que as plaquetas têm um núcleo concentrado de tensão mecânica e uma borda fina que se contrai continuamente. "Não podíamos ver esse padrão antes, mas agora temos uma imagem nítida dele, "Salaita diz." Como essas forças mecânicas controlam a trombose e a coagulação? Gostaríamos de estudá-los mais para ver se eles poderiam servir como uma forma de prever um distúrbio de coagulação. "

p Assim como telescópios cada vez mais poderosos nos permitem descobrir planetas, estrelas e as forças do universo, a microscopia de alta potência nos permite fazer descobertas sobre nossa própria biologia.

p "Espero que esta nova técnica conduza a melhores maneiras de visualizar não apenas a atividade de células individuais em uma placa de laboratório, mas para aprender sobre as interações célula a célula em condições fisiológicas reais, "Su diz." É como abrir uma nova porta para um reino praticamente inexplorado - as forças dentro de nós. "