Fabien Pinaud de USC Dornsife y sus colegas están desarrollando nueva tecnología para identificar selectivamente células cancerosas vivas individuales. Crédito:Imagen compuesta de Matthew Savino
La gran visión de Fabien Pinaud para el tratamiento del cáncer se centra en los objetivos más pequeños.
Junto con un equipo de científicos, Creó una nueva nano-sonda híbrida que podría conducir a la detección y el tratamiento no invasivos de la enfermedad a nivel de una sola célula.
Pinaud, profesor asistente de ciencias biológicas, química y física y astronomía en USC Dornsife, desarrolló un método para amplificar una señal bioquímica en la superficie de las células cancerosas.
La nueva técnica une y ensambla nanopartículas de oro en células vivas utilizando dos fragmentos de una proteína fluorescente como "pegamento molecular". Estas pequeñas sondas actúan como amplificadores, mejorar la capacidad de los investigadores para detectar biomarcadores distintos, como proteínas sobreexpresadas o mutadas, que se encuentran en las células cancerosas.
La señal reforzada permite a los científicos distinguir las células cancerosas de las células sanas mediante el uso de la espectroscopia Raman, una técnica especializada en imágenes láser.
"Nuestro enfoque aprovecha el hecho de que tenemos dos nanopartículas diferentes que, en su propia, no están activos, pero que se activan cuando se acumulan en las células cancerosas, "dijo Pinaud, investigador principal del Grupo de Biofotónica de Molécula Única y coautor de un estudio relacionado, publicado el 9 de febrero en Comunicaciones de la naturaleza .
Justo en el blanco
El uso de ensamblajes de "pegamento molecular" para diseñar nano-sondas novedosas es una práctica común en la investigación biomédica actual. pero la mayoría de los científicos los construyen con ADN en lugar de proteínas. Si bien se están generando sondas ópticas prometedoras utilizando conjuntos de ADN en tubos de ensayo, El ADN no es un adhesivo práctico en células vivas. Las proteínas suelen ser mejores.
Las nuevas nano-sondas híbridas que se autoensamblan al reconocer los biomarcadores celulares sobreexpresados brindan una detección dual de células cancerosas individuales mediante imágenes Raman y fotoacústicas. Crédito:Fabien Pinaud
Pinaud y su equipo comienzan con una proteína fluorescente, uno que brilla cuando la luz azul ultravioleta lo ilumina. La proteína fluorescente se divide en dos fragmentos y cada pieza se une a un conjunto de nanopartículas de oro. Ambos conjuntos de nanopartículas se concentran en las células y se unen específicamente a biomarcadores en la superficie celular. Cuando las nanopartículas chocan contra una célula cancerosa, los fragmentos de proteína se vuelven a ensamblar de forma natural en la proteína fluorescente completa.
El proceso de reestructuración ofrece dos ventajas. Primero, la activación de una nueva señal bioquímica en la proteína fluorescente es amplificada masivamente por las nanopartículas, que permite la detección por imágenes Raman.
Segundo, se producen calor y ultrasonidos cuando el láser golpea las nanopartículas, y que se puede medir con detectores de ultrasonidos. Este efecto dual proporciona una gran confianza en que una célula detectada es realmente cancerosa y no una señal falsa positiva de una célula sana.
A continuación, los científicos explorarán la posibilidad de destruir células cancerosas individuales, dejando ilesas las células sanas, utilizando el láser para calentar las nanopartículas. "Pasar de la obtención de imágenes a la eliminación de células consiste simplemente en girar la perilla del láser que se utiliza, "Dijo Pinaud.
La curiosidad alimenta la convergencia
Pinaud realizó la investigación con su ex estudiante de posgrado y coautor, Tuğba Köker, Doctor. Habiéndose formado como biólogo en Turquía, Köker leyó un artículo publicado por Pinaud en 2011 que sentó las bases para esta investigación de proteínas fluorescentes. Ella le envió un correo electrónico sobre la posibilidad de trabajar juntos en el proyecto como parte de sus estudios de posgrado.
"Estaba en el avión la semana siguiente, "Dijo Köker.
Recuerda el día en que recibió las primeras imágenes de laboratorio que mostraban el éxito de su experimento. "No podía creerlo. Fue el momento decisivo".
Mientras Pinaud estaba emocionado, ella dijo que él también era escéptico. "Así es Fabien. Siempre quiere más certeza".
