La microscopía de fluorescencia de superresolución se puede utilizar para visualizar estructuras de menos de 200 nanómetros, es decir., por debajo del límite de difracción de la luz. Una de las técnicas de microscopía, llamado DNA-PAINT, fue desarrollado por Ralf Jungmann, Líder de grupo de investigación en el MPI de Bioquímica y Catedrático de Física Experimental en LMU, junto con colegas. La técnica utiliza 'imagers' cortos, Hebras de ADN marcadas con colorante que se unen temporalmente a sus moléculas diana de manera complementaria para producir el "parpadeo" necesario para la reconstrucción de superresolución de las imágenes.

"Recientemente hemos mejorado la velocidad de adquisición tradicionalmente bastante lenta de DNA-PAINT en un orden de magnitud mediante la optimización del diseño de la secuencia de ADN, "dice Jungmann." Sin embargo, esto se produjo a costa de perder la multiplexación, lo que significa que varias estructuras en la celda no se pueden observar simultáneamente, "añadió Jungmann. La observación simultánea de varias proteínas, sin embargo, es importante para comprender mejor las complejas cascadas de señalización entre las células tumorales y las normales.

Esta capacidad de multiplexación no se pudo lograr en DNA-PAINT con velocidad optimizada, ya que solo estaba disponible una única secuencia optimizada con características de hibridación mejoradas. "Nos preguntamos cómo permitir imágenes multiplexadas y, al mismo tiempo, impulsar la velocidad de adquisición de imágenes aún más, "dice Sebastian Strauss, primer autor del artículo y colaborador del grupo de Jungmann.

En el estudio actual, los investigadores presentan un concepto novedoso que ha mejorado con éxito la velocidad de la imagen. Aprovecharon el hecho de que la frecuencia de unión de los generadores de imágenes a sus cadenas diana escala linealmente con el número de sitios de unión disponibles. "Cuantos más sitios de unión haya, cuanto más rápido proceda la adquisición de imágenes. Sin embargo, simplemente concatenar los sitios de unión daría lugar a secuencias de acoplamiento indeseablemente largas, reduciendo potencialmente la resolución de imagen alcanzable y aumentando la unión no específica, "dice Strauss. Para evitar estos problemas, los investigadores diseñaron motivos de secuencia repetitiva, p.ej. (TCC) n, que podrían concatenarse para proporcionar sitios de unión superpuestos, pero solo aumentando ligeramente la longitud de la hebra. "Diseñamos seis motivos de secuencia periódica, que nos permite introducir la multiplexación a DNA-PAINT de velocidad optimizada, ", dijo Strauss." En combinación con las mejoras anteriores, ahora podemos acelerar DNA-PAINT en un factor de 100, "agrega Jungmann.

Para optimizar los nuevos motivos de secuencia y comparar sus mejoras, el grupo usó 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 las mejoras de DNA-PAINT en condiciones definidas. "Las nuevas secuencias de ADN optimizadas nos permitieron resolver seis estructuras de origami de ADN diferentes en lugar de solo una, en solo unos minutos, "explica Strauss.

"Estamos encantados de aplicar la velocidad de obtención de imágenes ahora mejorada en DNA-PAINT para abordar cuestiones biológicas. Por ejemplo, Anteriormente, los marcadores tumorales solo podían examinarse de forma lenta y no clara a nivel de una sola molécula. En nuestro estudio, la medición de cuatro marcadores tumorales diferentes confirma un análisis rápido y preciso de sus posiciones e interacciones moleculares. Esto podría proporcionar información importante para el desarrollo de fármacos y sus mecanismos de acción, "concluye Jungmann.