Purdue University Forscher haben einen Weg gefunden , um unter Verwendung von winzigen Goldpartikeln mit Schwänzen synthetischer DNA erkennen und messen Krebs Ebenen in einer lebenden Zelle entwickelt.
Ein Team um Joseph Irudayaraj , Professor für Landwirtschaft und Bio-Engineering , führte verwendeten Goldnanopartikel zum Ziel und um Fragmente des genetischen Materials , wie BRCA1 messenger RNA Splice-Varianten bekannt zu binden , die das Vorhandensein und die Stufe der anzeigen kann, Brustkrebs . Die Anzahl dieser mRNA -Spleißvarianten in einer Zelle kann durch die Untersuchung der spezifischen Signal dass Licht erzeugt, wenn sie mit den Gold-Nanopartikeln in Wechselwirkung bestimmt werden.
"Dies ist eine einfache, aber anspruchsvolle Technik, die verwendet werden können , um Krebs in einer einzelnen Zelle zu erkennen und festzustellen, wie aggressiv er ist ", sagte Irudayaraj , der auch der stellvertretende Direktor des Bindley Bioscience Center. " Die Möglichkeit, diese genetischen Moleküle quantifizieren könnte letztlich helfen Klinikern eine bessere und stärker individualisierte Therapie für Krebspatienten . "
Die Technik könnte auch unser Verständnis der Zellbiologie zu erhöhen und ebnet den Weg für genetische Profilierung und Diagnose auf der Grundlage einer einzigen Zelle , die Irudayaraj .
BRCA1 ist Tumor Suppressor- Gen, das einer Zelle in eine Krebstypunter bestimmten Bedingungen umwandeln kann . Messen der Anzahl der BRCA1 -mRNA- Splice-Varianten in einer Zelle zeigt an, ob das Gen wird unter -exprimiert , ein mögliches Zeichen von Brustkrebs.
Aber die derzeitigen Verfahren zur Detektion von Krebs beruhen auf Proben aus Hunderten oder Tausenden von Zellen und kann keine detaillierten Informationen über Gene, die Krebs gebunden werden in einzelnen Zellen exprimiert.
Irudayaraj und sein Team sind die ersten, nachzuweisen und zu quantifizieren BRCA1 -mRNA- Splice-Varianten - Fragmente des genetischen Materials , die entfernt werden , wenn mRNA gebildet wird - in einer einzigen Zelle . Splice-Varianten kann das Schicksal einer Zelle zu bestimmen und wie spezifische Proteine exprimiert . Fehler in der Spleißvorgang haben zu einer Vielzahl von Krankheiten in Verbindung gebracht worden .
"Mit dieser Methode sind wir grundsätzlich in der Lage , eine Nadel im Heuhaufen zu erkennen - und wir können feststellen, ob es fünf Nadeln in diesem Heuhaufen oder wenn es 50 ", sagte er .
Irudayaraj und seiner damaligen Wissenschaftlicher Mitarbeiter , Kyuwan Lee , der als erster Autor der Studie ist , angepasst gemeinsamen Nanotechnologie Methoden, um die Herausforderung der Ortung mRNA Splice-Varianten in einer lebenden Zelle zu bekämpfen. Sie hergestellt Goldnanopartikel - mehr als 1000-mal kleiner als der Durchmesser eines menschlichen Haars - und markiert sie mit DNA-Strängen komplementär zu BRCA1 -mRNA- Splice-Varianten .
Wenn eine Zelle eingespritzt , die Nanopartikel an jedem Ende der mRNA -Spleißvarianten befestigt und bilden Dimere bekannten Strukturen - jeder "wie ein Paar Hand in Hand ", sagte Irudayaraj .
Da Dimere geben ein eindeutiges Signal in Gegenwart von Licht , konnten die Forscher die Anzahl der Dimere durch Beleuchten der Zelle mit einer einfachen Lichtquelle zu messen. Die Anzahl von Dimeren entsprach der Zahl der BRCA1 -mRNA- Splice-Varianten in einer Zelle.
Licht verhält sich anders , wenn es scheint auf einem einzigen Goldpartikel , so dass die Forscher zwischen Dimeren und frei schwebenden Goldpartikeln zu unterscheiden.
Die Forscher verwendeten zwei Methoden, um die Dimere zu quantifizieren : Spektroskopie, die die Art und Weise Licht streut , wenn es ein Objekt trifft misst , und eine farbmetrische Bild , auf dem Dimere zeigen als rötliche Punkte , während einzelne Goldpartikel grün angezeigt.
Die Technik kann mRNA -Spleißvarianten in einer einzelnen Zelle in etwa 30 Minuten zu quantifizieren.
Irudayaraj wird zur Änderung des Systems , um den Prozess zu beschleunigen , so dass es in Gewebebiopsien verwendet werden.
"Wenn wir Taste mRNA auf Einzelzellauflösungin einer Gewebeprobe zu quantifizieren , wird diese sehr mächtig in Bezug auf die Raffination Behandlungsprotokolle für die wichtigsten Krankheiten sein ", sagte er .