Ultrason d'utilisation de scientifiques pour trouver les gènes actifs en cellules sous tension

Une étude neuve effrayante publiée en la Science de tourillon prouve que l'ultrason peut aider des scientifiques à comprendre si les gènes spécifiques sont dans la condition active ou inactive en cellules sous tension. Les promesses incroyables de cet exploit de transformer les scientifiques de voie examinent une foule d'activités de cellules vivantes, s'échelonnant de l'accroissement des tumeurs au fonctionnement de neurone.

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Les échographies d'ultrason sont allées bien à une partie principale de l'expérience de santé pour des médecins et à des patients de même. Cependant, elles sont également importantes dans la recherche sur les cellules vivantes car elles n'entraînent pas le tort principal. Précis, peu coûteux et simple d'apprendre, l'ultrason balayant toujours a quelques surprises dans la mémoire.

Les cellules maintiennent des gènes de spire par intervalles pour régler l'expression du gène. Traditionnellement, le dépistage des gènes activés comporte l'utilisation des bornes fluorescentes comme la protéine fluorescente verte (GFP) qui rougeoient quand le gène est en activité. Ceci pour fonctionner bien pour les cellules cultivées qui peuvent être examinées dans leurs boîtes de Pétri, Mais à l'intérieur du fuselage d'un organisme, comment une telle fluorescence est-elle connue est-elle à voir ?

Bulles : rendant des cellules à l'intérieur du fuselage visibles à l'ultrason

Les chercheurs sont venus à une conclusion : employez l'ultrason, une technique non envahissante et inoffensive, pour examiner les fuselages vivants et pour prendre ces cellules. Mais elles ont rencontré une autre difficulté : une cellule ne peut pas réellement être discernée séparé utilisant les longueurs d'onde utilisées généralement d'ultrason.

Les scientifiques ont alors trouvé quelques bactéries qui vivent dans l'eau, et produit protéine-ont encapsulé des bulles d'air à l'écaille microscopique pour se maintenir à flot. Ceux-ci rendent les cellules hôte hautement détectables par l'ultrason en augmentant le nombre d'ondes réfléchies qui atteignent la sonde d'ultrason.

Le concept a été mis l'année dernière au test, quand les chercheurs insérés étripent les bactéries qui avaient été modifiées par l'injection des gènes de bulle-formation, dans les intestins des souris vivantes. Utilisant l'ultrason, elles pouvaient trouver les boîtiers bactériens dans l'intestin.

Gènes chimères : gènes bactériens de modification pour les cellules mammifères

Mais les gènes bactériens ne fonctionnent pas comme les gènes mammifères, ainsi ils ont ensuite travaillé à adapter leur technique pour permettre aux mêmes gènes de fonctionner à l'intérieur des cellules mammifères. Par exemple, chaque gène bactérien a besoin d'un promoteur qui branche le procédé de produire la protéine codée par le gène. Le promoteur peut être et type est partagé par beaucoup de gènes bactériens ensemble.

Mais les gènes mammifères sont plus stricts : chacun exige son propre promoteur. Les chercheurs avaient l'habitude abilement une protéine virale pour coller plusieurs gènes bactériens ensemble, de sorte qu'ils aient pu imbécile de `' la cellule mammifère dans penser à eux comme gène mammifère unique et les brancher tous avec un promoteur unique.

De cette façon, ils ont réussi à montrer que neuf ont inséré les gènes bactériens sous forme de trois plasmides ont entraîné la formation satisfaisante de bulle dans les cellules embryonnaires humaines (HEK) de rein dans une boîte de Pétri. C'est la première fois que plus de six gènes ont été jamais déménagés d'une bactérie à une cellule mammifère.

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Augmentation du contraste

La lecture d'ultrason a capté la présence de ces cellules mais pas des cellules de contrôle qui n'ont pas formé des bulles.

Elles ont augmenté la définition à l'aide d'une technique de dégonfler les bulles par la pression accrue d'ultrason, qui a permis une distinction claire entre le mouvement propre et des signes de bulle-contenir. Ceci n'a pas semblé nuire aux cellules, et les relevés répétés pourraient être pris.

Ces gènes agissent pour cette raison en tant que journalistes moléculaires, signalant la présence du gène actif à l'intérieur de la cellule qui est trouvée par l'échographie d'ultrason. Les chercheurs appelés ils gènes acoustiques mammifères de journaliste (mARGs).

Épreuve-de-concept : activation de gène dans des tumeurs de souris

Elles ont produit une ligne unique des clones de HEK qui ont chronique produit des bulles quand le promoteur a été exposé à la doxycycline de médicament, et qui pourraient être trouvés même à une concentration inférieure de 2,5% une fois mélangés avec d'autres cellules. Elles ont alors mis ces cellules dans des souris. Ces tumeurs produites de souris, qui étaient alors induites pour exprimer les mARGs en traitant les souris avec de la doxycycline.

Si imagées avec le GFP, les tumeurs ont montré les corrections vertes non spécifiques, manquant de n'importe quelle localisation précise des gènes de journaliste. Cependant, l'ultrason a montré des images beaucoup plus claires. Seulement les cellules aux bordures de tumeur ont montré la formation de bulle, qui a montré l'activation de mARG.

Puisque la vascularisation la plus grande devait être vue à la périphérie de la tumeur, on s'est attendu à ce que cet endroit montre la réaction la plus élevée à la doxycycline. L'échographie-Doppler a confirmé cette configuration d'accroissement neuf de récipient. Le tissu plus tard a été examiné au microscope, confirmant la présence des gènes actifs seulement à la périphérie de tumeur.

Conclusion

Ainsi un élément génétiquement conçu a pu servir à surveiller la présence et le fonctionnement des gènes spécifiques à l'intérieur des cellules mammifères. Les journalistes optiques montrent la présence d'un gène activé par détail, permettant aux populations cellulaires spécifiques d'être trouvées dans un échantillon mélangé, mais habituellement seulement dans la culture ou dans des échantillons de biopsie de tissu. En revanche, la technique actuelle permet le dépistage non envahissant de l'expression du gène in vivo.

La technologie utilisée est hautement sophistiquée, et la plupart des chercheurs ne pourraient pas tirer profit de cette approche, dit Sreekanth Chalasani, un neurologiste en Californie.  Cependant, les chercheurs pensent à l'avenir à raffiner la technique, la rendant plus pratique et polyvalente en modifiant les gènes chimères.

Ce serait d'un secours grand dans des endroits inconnus réellement de sondage de la biologie des mammifères et de la biomédecine.

Source:
Journal reference:

Ultrasound imaging of gene expression in mammalian cells. Arash Farhadi, Gabrielle H. Ho, Daniel P. Sawyer, Raymond W. Bourdeau & Mikhail G. Shapiro. Science 365, 1469–1475 (2019). doi:10.1126/science.aaz6470.

Dr. Liji Thomas

Written by

Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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