Avanços recentes na microscopia de fluorescência permitem aos pesquisadores estudar processos biológicos abaixo do limite de difração clássico da luz. Ralf Jungmann, Professor de Física Experimental na Ludwig-Maximilians-Universität em Munique e líder do grupo de pesquisa no Instituto Max Planck de Bioquímica, e colegas desenvolveram DNA-PAINT, uma variante dessas chamadas abordagens de super-resolução. "DNA-PAINT produz imagens super-resolvidas usando microscópios comparativamente simples", disse Jungmann. A técnica usa curtas, fitas de DNA marcadas com corante que interagem transitoriamente com seus complementos ligados ao alvo, a fim de criar o "piscar" necessário para a reconstrução de super-resolução. Essa abordagem permite resolução espacial abaixo de 10 nm e multiplexação fácil por meio do uso de sequências ortogonais de DNA para diferentes alvos.

"Nos últimos anos, otimizamos o DNA-PAINT em algumas áreas-chave. Contudo, uma grande limitação ainda persiste, que impede que o DNA-PAINT seja aplicado a estudos de alto rendimento biomedicamente relevantes:A velocidade de aquisição de imagem bastante lenta ", disse Jungmann. Os experimentos clássicos do DNA-PAINT podem facilmente durar de dezenas de minutos a horas. "Verificamos cuidadosamente por que isso leva tanto tempo", diz Florian Schüder, autor principal do estudo atual e colega de trabalho no grupo de Jungmann. "O design de sequência de DNA otimizado e as condições de buffer de imagem aprimoradas nos permitiram acelerar as coisas em uma ordem de magnitude", acrescenta Schüder.

Da placa de ensaio de origami de DNA às células

A fim de avaliar quantitativamente as melhorias no DNA-PAINT, os pesquisadores usaram estruturas de origami de DNA, que são auto-montados, objetos de DNA de tamanho nanométrico dobrando-se autonomamente em formas predefinidas. Estas estruturas podem ser utilizadas para arranjar locais de ligação DNA-PAINT espaçados com precisão em, e. Distâncias de 5 nm. Isso permitiu aos pesquisadores avaliar a melhoria da velocidade no DNA-PAINT usando condições bem definidas. Em uma próxima etapa, a equipe aplicou a melhoria de velocidade também em um sistema celular. Por esta, microtúbulos, que fazem parte do citoesqueleto, foram visualizados em super-resolução, 10 vezes mais rápido do que antes. "O aumento da velocidade de imagem nos permitiu adquirir uma área de um milímetro quadrado com resolução de 20 nm em apenas 8 horas. Isso teria nos levado quase quatro dias antes", explica Schüder.

Ralf Jungmann conclui:"Com essas melhorias atuais, o que nos permite criar imagens 10 vezes mais rápido, trazemos DNA-PAINT para o próximo nível. Deve agora ser viável aplicá-lo a estudos de alto rendimento com relevância biológica e biomédica, e. em aplicações de diagnóstico. "