Una nueva sonda sintética ofrece un enfoque sencillo y seguro para visualizar las puntas de los cromosomas en las células vivas. La sonda fue diseñada por científicos del Instituto de Ciencia Integrada de Materiales Celulares (iCeMS) y colegas de la Universidad de Kyoto. y podría hacer avanzar la investigación sobre el envejecimiento y una amplia gama de enfermedades, incluidos los cánceres. Los detalles fueron publicados en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense .

"Los extremos de los cromosomas están constantemente en riesgo de degradación y fusión, por lo que están protegidos por estructuras llamadas telómeros, que están formados por largas secuencias de ADN repetidas y proteínas unidas, "dice el biólogo químico de iCeMS Hiroshi Sugiyama, quien dirigió el estudio. "Si los telómeros no funcionan bien, no pueden mantener la estabilidad cromosómica, que puede provocar enfermedades como el cáncer. También, los telómeros normalmente se acortan con cada división celular hasta que alcanzan su límite, causando muerte celular ".

Visualizando telómeros, especialmente sus disposiciones físicas en tiempo real, es importante para comprender su relevancia para las enfermedades y el envejecimiento. Ya existen varios enfoques de visualización, pero tienen desventajas. Por ejemplo, algunos solo pueden observar telómeros en conserva, o fijo, células. Otros requieren mucho tiempo o implican tratamientos severos que desnaturalizan el ADN.

Sugiyama y sus colegas superaron estos problemas mediante el uso de una sonda sintética de poliamida de pirrol-imidazol (PIP) que puede entregar con precisión un compuesto fluorescente a los telómeros en las puntas de los cromosomas.

"Los PIP son una clase de moléculas pequeñas elaboradas a partir de moléculas de pirrol e imidazol que pueden preprogramarse para unirse a una secuencia de ADN seleccionada, "explica Yutaro Tsubono, el primer autor de este estudio.

El equipo diseñó un PIP que apunta a la secuencia repetitiva de ADN que se encuentra en los telómeros. Un compuesto fluorescente, llamado silicio-rodamina, se adjuntó al PIP. La sonda, llamado SiR-TTet59B, se une a los telómeros de las células vivas. Cuando la luz del infrarrojo cercano de baja intensidad se ilumina en las células, el silicio-rodamina fluoresce, mostrando los telómeros en acción.

"Nuestro estudio sobre este programable, La sonda de infrarrojo cercano crea oportunidades para utilizar estas moléculas en aplicaciones biológicas y médicas, "dice el bioingeniero de iCeMS Ganesh Pandian Namasivayam.

El equipo usó su sonda para observar la dinámica de los telómeros durante las diferentes fases de la división celular y para medir la longitud de los telómeros midiendo la intensidad de la fluorescencia. Poder visualizar la longitud de los telómeros fue sorprendente y emocionante, dice Namasivayam, ya que se puede desarrollar para crear un enfoque eficiente y robusto para detectar el acortamiento severo de los telómeros en las enfermedades, como la degeneración de la retina relacionada con la edad, con luz de baja energía.

Dado que los PIP pueden diseñarse para dirigirse a cualquier secuencia de ADN en el genoma cambiando su disposición, los científicos anticipan que el enfoque se puede adaptar para hacer sondas fluorescentes en el infrarrojo cercano para visualizar otras secuencias de ADN importantes relacionadas con enfermedades.