Un equipo de investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y la Clínica Mayo han diseñado un nuevo tipo de sonda molecular que puede medir y contar ARN en células y tejidos sin colorantes orgánicos. La sonda se basa en la técnica convencional de hibridación in situ por fluorescencia (FISH), pero se basa en puntos cuánticos compactos para iluminar moléculas y células enfermas en lugar de tintes fluorescentes.

Durante los últimos 50 años, FISH se ha convertido en una industria de miles de millones de dólares porque toma imágenes y cuenta de manera efectiva el ADN y el ARN en células individuales. Sin embargo, FISH tiene sus limitaciones debido a la delicada naturaleza de los tintes. Por ejemplo, los tintes se deterioran rápidamente y no son muy buenos para obtener imágenes en tres dimensiones. Además, El FISH convencional solo puede leer un par de secuencias de ARN o ADN a la vez.

"Al reemplazar los tintes con puntos cuánticos, no hay problemas de estabilidad en absoluto y podemos contar numerosos ARN con mayor fidelidad que antes, "dijo Andrew Smith, profesor asociado de Bioingeniería y miembro del equipo de investigación. "Es más, descubrimos un límite fundamental para el tamaño de una etiqueta molecular en las células, revelando nuevas reglas de diseño para el análisis en celdas ".

En su último artículo, publicado el 26 de octubre de 2018, en la edición en línea de Comunicaciones de la naturaleza , Smith y su equipo identificaron un tamaño óptimo para los puntos cuánticos con el fin de trabajar eficazmente con el protocolo FISH. Este descubrimiento permitió que FISH basado en puntos cuánticos coincidiera con las precisiones de etiquetado obtenidas actualmente con tintes orgánicos.

El equipo creó puntos cuánticos únicos que están hechos de zinc, selenio, cadmio, y aleación de mercurio y están recubiertos con polímeros. "El núcleo del punto dicta la longitud de onda de emisión, y el caparazón dicta cuanta luz se desprenderá, "dijo Smith, que también está afiliado al Laboratorio de Micro + Nanotecnología, Facultad de Medicina Carle Illinois, y el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Illinois.

Estos puntos pueden emitir color independientemente del tamaño de la partícula, que no es el caso de los puntos cuánticos convencionales. Los puntos también son lo suficientemente pequeños (7 nanómetros) para caber en una sonda que puede maniobrar entre las proteínas y el ADN en una célula. haciéndolos más comparables en tamaño a los colorantes utilizados en las sondas FISH convencionales.

En experimentos con células HeLa y células de cáncer de próstata, Los investigadores encontraron que los recuentos de células FISH basados ​​en colorantes disminuyeron rápidamente en minutos. El método FISH basado en puntos cuánticos proporcionó luminiscencia a largo plazo para permitir el recuento de ARN durante más de 10 minutos. lo que permite adquirir imágenes de células 3-D.

"Esto es importante porque las imágenes de células y tejidos se adquieren corte por corte en secuencia, por lo que las rebanadas posteriores que están etiquetadas con tintes se agotan antes de que se puedan crear imágenes, "dijo Smith.