Ultra-som do uso dos cientistas para detectar genes activos em pilhas vivas

Um estudo novo sobressaltado publicado na ciência do jornal mostra que o ultra-som pode ajudar cientistas a compreender se os genes específicos estão no estado activo ou inactivo em pilhas vivas. As promessas incríveis deste repto de transformar os cientistas da maneira examinam um anfitrião de actividades da pilha viva, variando do crescimento dos tumores à função do neurônio.

A exibição do cromossoma zumbe dentro hélice do ADNBiomedicável | Shutterstock

As varreduras do ultra-som assentaram bem em um maior parte da experiência dos cuidados médicos para médicos e em pacientes igualmente. Contudo, são igualmente importantes na pesquisa sobre pilhas vivas porque não causam o dano principal. Exacto, barato e simples aprender, o ultra-som que faz a varredura ainda tem algumas surpresas na loja.

As pilhas mantêm genes da volta de vez em quando para regular a expressão genética. Tradicional, a detecção de genes ativados envolve o uso dos marcadores fluorescentes como a proteína fluorescente verde (GFP) que incandescem quando o gene é activo. Isto é sabida para trabalhar bem para as pilhas cultivadas que podem ser examinadas em seus pratos de Petri, mas dentro do corpo de um organismo, como é tal fluorescência a ser considerada?

Bolhas: fazendo pilhas dentro do corpo visíveis ao ultra-som

Os pesquisadores vieram a uma conclusão: use o ultra-som, uma técnica não invasora e inofensiva, para olhar em corpos vivos e para pegarar estas pilhas. Mas foram executado em uma outra dificuldade: uma única pilha não pode realmente ser distinguida separada usando os comprimentos de onda de uso geral do ultra-som.

Os cientistas encontraram então algumas bactérias que vivem na água, e produto proteína-encapsularam bolhas de ar na escala microscópica para manter-se ao mar. Estes fazem as pilhas de anfitrião altamente detectáveis pelo ultra-som aumentando o número de ondas refletidas que alcançam a ponta de prova do ultra-som.

O conceito foi posto ao teste no ano passado, quando os pesquisadores introduzidos estripam as bactérias que tinham sido alteradas pela injecção de genes deformação, nos intestinos de ratos vivos. Usando o ultra-som, podiam detectar os conjuntos bacterianos no intestino.

Construções de gene: genes bacterianos de alteração para pilhas mamíferas

Mas os genes bacterianos não trabalham como genes mamíferos, assim que trabalharam em seguida em adaptar sua técnica para permitir que os mesmos genes trabalhem dentro das pilhas mamíferas. Por exemplo, cada gene bacteriano precisa um promotor que ligue o processo de produzir a proteína codificada pelo gene. O promotor pode ser e é compartilhado tipicamente por muitos genes bacterianos junto.

Mas os genes mamíferos são mais restritos: cada um exige seu próprio promotor. Os pesquisadores usaram inteligente uma proteína viral para colar junto diversos genes bacterianos, de modo que pudessem tolo do `' a pilha mamífera no pensamento deles como um único gene mamífero e nos ligar todos com um único promotor.

Desta maneira, sucederam em mostrar que nove introduziram genes bacterianos sob a forma de três plasmídeo causaram a formação satisfatória da bolha dentro das pilhas embrionárias humanas (HEK) do rim em um prato de cultura. Isto é a primeira vez que mais de seis genes estiveram movidos nunca de uma bactéria para uma pilha mamífera.

GFPCaleb adoptivo | Shutterstock

Aumentando o contraste

A exploração do ultra-som pegarou a presença destas pilhas mas não de pilhas do controle que não formaram bolhas.

Aumentaram a definição usando uma técnica para desinflar as bolhas pela pressão aumentada do ultra-som, que permitiu uma distinção clara entre o fundo e sinais da bolha-contenção. Isto não pareceu prejudicar as pilhas, e as leituras repetidas poderiam ser tomadas.

Estes genes actuam conseqüentemente como os repórteres moleculars, sinalizando a presença do gene activo dentro da pilha que é detectada pela varredura do ultra-som. Os pesquisadores chamaram-nos genes acústicos mamíferos do repórter (mARGs).

Prova--conceito: activação do gene em tumores do rato

Criaram uma única linha de clone de HEK que produziram consistentemente bolhas quando o promotor foi expor ao doxycycline da droga, e que poderiam ser detectados mesmo em uma baixa concentração de 2,5% quando misturados com outras pilhas. Puseram então estas pilhas em ratos. Estes tumores produzidos do rato, que foram induzidos então para expressar os mARGs tratando os ratos com o doxycycline.

Quando imaged com GFP, os tumores mostraram as correcções de programa verdes não específicas, faltando toda a localização precisa de genes do repórter. Contudo, o ultra-som mostrou umas imagens muito mais claras. Somente as pilhas nas beiras do tumor mostraram a formação da bolha, que mostrou a activação do mARG.

Desde que o grande vascularization devia ser vista na periferia do tumor, esta área foi esperada mostrar a resposta a mais alta ao doxycycline. O ultra-som de Doppler confirmou este teste padrão do crescimento novo da embarcação. O tecido foi examinado mais tarde microscopically, confirmando a presença de genes activos somente na periferia do tumor.

Conclusão

Assim uma construção genetically projetada podia servir para monitorar a presença e a função de genes específicos dentro das pilhas mamíferas. Os repórteres ópticos mostram a presença de um gene ativado detalhe, permitindo que as populações específicas da pilha sejam detectadas em uma amostra misturada, mas geralmente somente na cultura ou em amostras da biópsia do tecido. Ao contrário, a técnica actual permite a detecção não invasora de expressão genética in vivo.

A tecnologia usada é altamente sofisticada, e a maioria de pesquisadores não poderiam aproveitar-se desta aproximação, dizem Sreekanth Chalasani, um neurocientista em Califórnia.  Contudo, os pesquisadores anticipam a refinar a técnica, fazendo a mais conveniente e versátil alterando as construções de gene.

Isto seria da grande ajuda em áreas desconhecidas realmente de sondagem da biologia dos mamíferos e da biomedicina.

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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