Este é um espécime de célula usado para duas rodadas de teste. No painel superior, dois biomarcadores são manchados de verde e vermelho, e no fundo, depois que a amostra foi regenerada, os mesmos biomarcadores são manchados de vermelho e verde. Isso mostra que o mesmo tecido pode ser usado para várias rodadas de teste sem degradar a amostra de tecido. Crédito:Xiaohu Gao, universidade de Washington
Um melhor diagnóstico e tratamento do câncer pode depender da capacidade de entender melhor uma única célula em seu nível molecular. Uma nova pesquisa oferece uma maneira mais abrangente de analisar o comportamento único de uma célula, usando uma série de cores para mostrar padrões que podem indicar por que uma célula se tornará ou não cancerosa.
Uma equipe da Universidade de Washington desenvolveu um novo método para células codificadas por cores que lhes permite iluminar 100 biomarcadores, um aumento de dez vezes em relação ao padrão de pesquisa atual, para ajudar a analisar células individuais de culturas ou biópsias de tecido. O trabalho é publicado esta semana (19 de março) em Nature Communications .
"Descobrir este processo é um avanço sem precedentes para o campo, "disse o autor correspondente Xiaohu Gao, um professor associado de bioengenharia da UW. "Esta tecnologia abre oportunidades empolgantes para análise de uma única célula e diagnóstico clínico."
A pesquisa baseia-se em métodos atuais que usam uma gama menor de cores para apontar os biomarcadores de uma célula - características que indicam um especial, e potencialmente anormais ou doentes, célula. Idealmente, cientistas seriam capazes de testar um grande número de biomarcadores, em seguida, conte com os padrões que emergem desses testes para compreender as propriedades de uma célula.
A equipe de pesquisa da UW criou um processo de ciclo que permite aos cientistas testar até 100 biomarcadores em uma única célula. Antes, os pesquisadores só puderam testar 10 de cada vez.
A análise usa pontos quânticos, que são bolas fluorescentes de material semicondutor. Os pontos quânticos são a versão menor do material encontrado em muitos eletrônicos, incluindo smartphones e rádios. Esses pontos quânticos têm entre 2 e 6 nanômetros de diâmetro, e eles variam na cor que emitem dependendo de seu tamanho.
Esta figura mostra o processo cíclico desenvolvido no estudo. Na primeira etapa, as bolas coloridas que representam pontos quânticos de cores diferentes são usadas para marcar biomarcadores em amostras de células e tecidos. A segunda etapa mostra como cada biomarcador pode ser isolado e separado em imagens distintas para análise. A etapa três ilustra como a amostra de tecido é lavada e limpa entre as rodadas para começar o teste de biomarcador novamente. Crédito:Xiaohu Gao, universidade de Washington
O teste cíclico não foi feito antes, embora muitos artigos de pontos quânticos tenham tentado expandir o número de biomarcadores testados em uma única célula. Este método reutiliza essencialmente a mesma amostra de tecido, teste para biomarcadores em grupos de 10 em cada rodada.
"As proteínas são os blocos de construção para a função celular e comportamento celular, mas sua composição em uma célula é altamente complexa, "Gao disse." Você precisa olhar para uma série de indicadores (biomarcadores) para saber o que está acontecendo. "
O novo processo funciona assim:Gao e sua equipe compram anticorpos que são conhecidos por se ligarem a biomarcadores específicos que desejam testar em uma célula. Eles emparelham pontos quânticos com os anticorpos em uma solução fluida, injetá-lo em uma amostra de tecido. Então, eles usam um microscópio para verificar a presença de cores fluorescentes na célula. Se eles virem cores de pontos quânticos específicos na amostra de tecido, eles sabem que o biomarcador correspondente está presente na célula.
Depois de completar um ciclo, Gao e o co-autor Pavel Zrazhevskiy, um estudante de doutorado da UW em bioengenharia, injetar um fluido de baixo pH no tecido celular que neutraliza a fluorescência da cor, essencialmente limpando a amostra para a próxima rodada. Notavelmente, a amostra de tecido não se degrada mesmo após 10 desses ciclos, Disse Gao.
Para pesquisa e tratamento do câncer, em particular, é importante poder olhar para uma única célula em alta resolução para examinar seus detalhes. Por exemplo, se 99 por cento das células cancerosas no corpo de uma pessoa respondem a uma droga de tratamento, mas 1 por cento não, é importante analisar e compreender a composição molecular desse 1 por cento que responde de maneira diferente.
"Quando você trata com medicamentos promissores, ainda existem algumas células que geralmente não respondem ao tratamento, "disse Gao." Eles têm a mesma aparência, mas você não tem uma ferramenta para examinar seus blocos de construção de proteínas. Isso realmente nos ajudará a desenvolver novos medicamentos e abordagens de tratamento. "
O processo é relativamente simples e de baixo custo, e Gao espera que o procedimento possa ser automatizado. Ele imagina uma câmara para conter a amostra de tecido, e bombas de arame fino para injetar e aspirar fluido entre os ciclos. Um microscópio embaixo da câmara tiraria fotos durante cada estágio. Todas as imagens seriam quantificadas em um computador, onde cientistas e médicos puderam observar a intensidade e prevalência das cores.
Gao espera colaborar com empresas e outros pesquisadores para avançar em direção a um processo automatizado e uso clínico.
"A tecnologia está pronta, "Gao disse." Agora que está desenvolvido, estamos prontos para impactos clínicos, particularmente nos campos da biologia de sistemas, oncologia e patologia. "
