Los avances recientes en microscopía de fluorescencia permiten a los investigadores estudiar procesos biológicos por debajo del límite de difracción clásico de la luz. Ralf Jungmann, Profesor de Física Experimental en Ludwig-Maximilians-Universität en Munich y líder del grupo de investigación en el Instituto Max Planck de Bioquímica. y sus colegas desarrollaron DNA-PAINT, una variante de estos llamados enfoques de superresolución. "DNA-PAINT produce imágenes superresueltas utilizando microscopios comparativamente simples", dice Jungmann. La técnica utiliza breves, Hebras de ADN marcadas con colorante que interactúan transitoriamente con sus complementos unidos a la diana para crear el "parpadeo" necesario para la reconstrucción de superresolución. Este enfoque permite una resolución espacial de menos de 10 nm y una multiplexación sencilla mediante el uso de secuencias de ADN ortogonales para diferentes objetivos.

"En años recientes, hemos optimizado DNA-PAINT en algunas áreas clave. Sin embargo, una limitación importante aún persiste, que evita que DNA-PAINT se aplique a estudios biomédicos relevantes de alto rendimiento:la velocidad de adquisición de imágenes bastante lenta ", dice Jungmann. Los experimentos clásicos de DNA-PAINT pueden durar fácilmente desde decenas de minutos hasta horas. "Hemos comprobado cuidadosamente por qué esto lleva tanto tiempo", dice Florian Schüder, autor principal del estudio actual y colaborador del grupo de Jungmann. "El diseño optimizado de la secuencia de ADN y las condiciones mejoradas del búfer de imagen nos permitieron acelerar las cosas en un orden de magnitud", añade Schüder.

De la placa de pruebas de origami de ADN a las células

Para evaluar cuantitativamente las mejoras de DNA-PAINT, los investigadores utilizaron estructuras de origami de ADN, que son autoensamblados, Objetos de ADN de tamaño nanométrico que se pliegan de forma autónoma en formas predefinidas. Estas estructuras se pueden utilizar para disponer los sitios de unión de DNA-PAINT espaciados con precisión p. Ej. Distancias de 5 nm. Esto permitió a los investigadores evaluar la mejora de la velocidad en DNA-PAINT utilizando condiciones bien definidas. En un próximo paso, el equipo aplicó la mejora de la velocidad también a un sistema celular. Para esto, microtúbulos, que forman parte del citoesqueleto, se visualizaron en superresolución, 10 veces más rápido que antes. "El aumento de la velocidad de la imagen nos permitió adquirir un área de un milímetro cuadrado a una resolución de 20 nm en solo 8 horas. Esto nos habría llevado casi cuatro días antes", explica Schüder.

Ralf Jungmann concluye:"Con estas mejoras actuales, que nos permiten obtener imágenes 10 veces más rápido, llevamos DNA-PAINT al siguiente nivel. Ahora debería ser factible aplicarlo a estudios de alto rendimiento con relevancia biológica y biomédica, p. Ej. en aplicaciones de diagnóstico ".