p Pela primeira vez, Os engenheiros do MIT desenvolveram sensores que podem detectar moléculas de proteínas individuais à medida que são secretadas por células ou mesmo por uma única célula. p Esses sensores, que consistem em nanotubos de carbono quimicamente modificados, pode ajudar os cientistas com qualquer aplicação que requeira a detecção de quantidades muito pequenas de proteínas, como rastreamento de infecção viral, monitorar a fabricação de proteínas úteis pelas células, ou revelando contaminação de alimentos, dizem os pesquisadores.

p "Esperamos usar conjuntos de sensores como este para procurar a 'agulha em um palheiro, '"diz Michael Strano, o Carbon P. Dubbs Professor de Engenharia Química no MIT. "Essas matrizes representam as plataformas de sensoriamento molecular mais sensíveis que temos disponíveis para nós tecnologicamente. Você pode funcionalizá-los para que você possa ver as flutuações estocásticas de moléculas individuais que se ligam a eles."

p Strano é o autor sênior de um 23 de janeiro Nature Nanotechnology artigo que descreve os novos sensores. O autor principal do artigo é Markita Landry, um ex-pós-doutorado do MIT que agora é professor assistente na Universidade da Califórnia em Berkeley.

p Outros autores do MIT são o cientista pesquisador Hiroki Ando, ex-aluno de graduação Allen Chen, pós-doutorandos Jicong Cao e Juyao Dong, e professor associado de engenharia elétrica e ciência da computação Timothy Lu. Vishal Kottadiel da Universidade de Harvard e Linda Chio e Darwin Yang da Universidade da Califórnia em Berkeley também são autores.

p Sem limite de detecção

p O laboratório de Strano já desenvolveu sensores que podem detectar muitos tipos de moléculas, tudo baseado em modificações de nanotubos de carbono - ocos, cilindros com nanômetros de espessura feitos de carbono que fluorescem naturalmente quando expostos à luz laser. Para transformar os nanotubos em sensores, O laboratório de Strano os cobre com DNA, proteínas, ou outras moléculas que podem se ligar a um alvo específico. Quando o alvo está vinculado, a fluorescência dos nanotubos muda de forma mensurável.

p Nesse caso, os pesquisadores usaram cadeias de DNA chamadas aptâmeros para revestir os nanotubos de carbono. Esforços anteriores para usar aptâmeros de DNA foram frustrados por causa da dificuldade de fazer o aptâmero aderir ao nanotubo, mantendo a configuração necessária para se ligar ao seu alvo.

p Landry superou esse desafio adicionando uma sequência "espaçadora" entre a seção do aptâmero que se liga ao nanotubo e a seção que se liga ao alvo, permitindo a cada região a liberdade de desempenhar sua própria função. Os pesquisadores demonstraram com sucesso sensores para uma proteína sinalizadora chamada RAP1 e uma proteína viral chamada integrase HIV1, e eles acreditam que a abordagem deve funcionar para muitas outras proteínas.

p Para monitorar a produção de proteína de células individuais, os pesquisadores montaram uma série de sensores em uma lâmina de microscópio. Quando uma única bactéria, humano, ou a célula de levedura é colocada na matriz, os sensores podem detectar sempre que a célula secreta uma molécula da proteína-alvo.

p "Matrizes de nanossensores como essa não têm limite de detecção, "Strano diz." Eles podem ver até moléculas individuais. "

p Contudo, há uma troca - quanto menos moléculas houver, mais tempo leva para senti-los. À medida que a molécula se torna mais escassa, a detecção pode levar uma quantidade infinita de tempo, Strano diz.

p "O novo estudo de Strano e colegas de trabalho propõe uma nova abordagem empolgante para detectar proteínas até o nível de uma única molécula, "diz Robert Hurt, um professor de engenharia da Brown University que não estava envolvido na pesquisa. "O trabalho impulsiona a detecção de proteína única e pode permitir que os pesquisadores vejam importantes, eventos moleculares em tempo real no nível de uma única célula, como a liberação de proteínas durante a divisão celular. "

p Ferramentas úteis

p As matrizes de sensores podem ser úteis para muitas aplicações diferentes, dizem os pesquisadores.

p "Esta plataforma abrirá um novo caminho para detectar vestígios de proteínas secretadas por microrganismos, "Dong diz." Isso avançará a pesquisa biológica [sobre] a geração de moléculas de sinal, bem como os esforços da indústria biofarmacêutica para monitorar a saúde dos microrganismos e a qualidade do produto. "

p No reino farmacêutico, esses sensores podem ser usados ​​para testar células projetadas para ajudar a tratar doenças. Muitos pesquisadores estão agora trabalhando em uma abordagem em que os médicos removeriam as células do próprio paciente, projetá-los para expressar uma proteína terapêutica, e coloque-os de volta no paciente.

p "Acreditamos que essas matrizes de nanosensores serão ferramentas úteis para medir essas células preciosas e garantir que elas estejam funcionando da maneira que você deseja, "Strano diz.

p Ele diz que os pesquisadores também podem usar as matrizes para estudar a infecção viral, função do neurotransmissor, e um fenômeno chamado quorum sensing, o que permite que as bactérias se comuniquem entre si para coordenar sua expressão gênica.