Ultrasonido del uso de los científicos para descubrir genes activos en células vivas

Un nuevo estudio alarmante publicado en la ciencia del gorrón muestra que el ultrasonido puede ayudar a científicos a entender si los genes específicos están en el estado activo o inactivo en células vivas. Las promesas increíbles de esta hazaña de transformar a los científicos de la manera examinan un ordenador principal de las actividades de la célula viva, colocando del incremento de tumores a la función de la neurona.

La demostración del cromosoma empinadura hacia adentro hélice de la DNABiomédico | Shutterstock

Las exploraciones del ultrasonido han sentido bien a un mayor parte de la experiencia de la atención sanitaria para los médicos y a pacientes igualmente. Sin embargo, son también importantes en la investigación sobre las células vivas pues no causan daño importante. Exacto, barato y simple aprender, el ultrasonido todavía que explora tiene algunas sorpresas en almacén.

Las células guardan genes del giro de vez en cuando para regular la expresión génica. Tradicionalmente, la detección de genes activados implica el uso de los marcadores fluorescentes como la proteína fluorescente verde (GFP) que brillan intensamente cuando el gen es activo. ¿Esto se sabe para trabajar bien para las células cultivadas que se pueden examinar en sus placas de Petri, pero dentro de la carrocería de un organismo, cómo es tal fluorescencia que se considerará?

Burbujas: haciendo las células dentro de la carrocería visibles al ultrasonido

Los investigadores llegaron a una conclusión: utilice el ultrasonido, una técnica no invasor e inofensiva, para observar en carrocerías vivas y para tomar estas células. Pero se ejecutaron en otra dificultad: una célula no se puede distinguir realmente por separado usando las longitudes de onda de uso general del ultrasonido.

Los científicos entonces encontraron algunas bacterias que viven en agua, y la producción proteína-encapsularon burbujas de aire en la escala microscópica para mantenerse flotando. Éstos hacen las células huesped altamente perceptibles por ultrasonido aumentando el número de ondas reflejadas que alcancen la antena del ultrasonido.

El concepto fue puesto a la prueba el año pasado, cuando los investigadores insertados destripan las bacterias que habían sido modificadas por la inyección de genes de burbuja-formación, en los intestinos de ratones vivos. Usando ultrasonido, podían descubrir los atados bacterianos en la tripa.

Construcciones de gen: genes bacterianos de modificación para las células mamíferas

Pero los genes bacterianos no trabajan como genes mamíferos, así que trabajaron después en la adaptación de su técnica para permitir que los mismos genes trabajen dentro de las células mamíferas. Por ejemplo, cada gen bacteriano necesita a un promotor que encienda el proceso de producir la proteína codificada por el gen. El promotor puede ser y es compartido típicamente por muchos genes bacterianos junto.

Pero los genes mamíferos son más estrictos: cada uno requiere a su propio promotor. Los investigadores utilizaron listo una proteína viral para adherir varios genes bacterianos juntos, de modo que pudieran tonto del `' la célula mamífera en el pensamiento en ellos como único gen mamífero y encenderlos todos con un único promotor.

De esta manera, tuvieron éxito en probar que nueve insertaron genes bacterianos bajo la forma de tres plásmidos causaron la formación satisfactoria de la burbuja dentro de las células embrionarias humanas (HEK) del riñón en un plato de cultura. Éste es la primera vez que más de seis genes se han movido nunca desde una bacteria a una célula mamífera.

GFPCaleb adoptivo | Shutterstock

Aumento del contraste

La exploración del ultrasonido tomó la presencia de estas células pero no de células del mando que no formaron burbujas.

Aumentaron la resolución usando una técnica de desinflar las burbujas por la presión creciente del ultrasonido, que permitió una distinción sin obstrucción entre el fondo y las señales el burbuja-contener. Esto no aparecía dañar las células, y las lecturas relanzadas podrían ser tomadas.

Estos genes por lo tanto actúan como reporteros moleculares, haciendo señales la presencia del gen activo dentro de la célula que es descubierta por la exploración del ultrasonido. Los investigadores los llamaron los genes acústicos mamíferos del reportero (mARGs).

Prueba-de-concepto: activación del gen en tumores del ratón

Crearon una única línea de las copias de HEK que produjeron constantemente burbujas cuando expusieron al promotor al doxycycline de la droga, y que podrían ser descubiertas incluso en una concentración inferior de 2,5% cuando estaban mezcladas con otras células. Entonces pusieron estas células en ratones. Estos tumores producidos del ratón, entonces se indujo que expresaran los mARGs tratando los ratones con doxycycline.

Cuando son reflejados con GFP, los tumores mostraron los remiendos verdes no específicos, faltando cualquier localización exacta de los genes del reportero. Sin embargo, el ultrasonido mostró imágenes mucho más sin obstrucción. Solamente las células en las bandas del tumor mostraron la formación de la burbuja, que mostró la activación del mARG.

Puesto que el vascularization más grande debía ser visto en la periferia del tumor, se preveía que esta área mostrara la reacción más alta al doxycycline. El ultrasonido de Doppler confirmó esta configuración del nuevo incremento del buque. El tejido fue examinado más adelante microscópico, confirmando la presencia de genes activos solamente en la periferia del tumor.

Conclusión

Así una construcción genético dirigida podía servir vigilar la presencia y la función de genes específicos dentro de las células mamíferas. Los reporteros ópticos muestran la presencia de un gen activado detalle, permitiendo que las poblaciones específicas de la célula sean descubiertas en una muestra mezclada, pero generalmente solamente en cultura o en muestras de la biopsia del tejido. En cambio, la actual técnica permite la detección no invasor de la expresión génica in vivo.

La tecnología usada es altamente sofisticada, y la mayoría de los investigadores no podrían aprovecharse de esta aproximación, dicen Sreekanth Chalasani, neurólogo en California.  Sin embargo, los investigadores anticipan a refinar la técnica, haciéndola más conveniente y versátil modificando las construcciones de gen.

Esto estaría de gran ayuda en las áreas desconocidas real de sondeo de la biología de mamíferos y de la biomedecina.

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

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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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