Souhrn
Výzkumníci vyvinuli dva nové akustické reportérní geny (ARG), které umožňují multiplexní ultrazvukové zobrazování genové exprese. Díky rozdílným akustickým odezvám na tlak lze nyní rozlišovat dvě různé buněčné populace nebo stavy ve stejném biologickém vzorku – jak v kultivaci, tak v živých myších.
Klíčové body
- Dosavadní ARG umožňovaly pouze jednobarevné (jednotónové) zobrazování, což bránilo sledování více biologických procesů současně.
- Nové ARG byly vytvořeny kombinací racionálního návrhu proteinů a řízené evoluce.
- Technologie byla úspěšně otestována na rozlišení bakteriálních druhů in vitro a na sledování různých podpopulací probiotik v gastrointestinálním traktu myší.
- Metoda otevírá cestu k „akustické symfonii“ podobně jako spektrálně odlišné fluorescenční proteiny revolučně rozšířily možnosti optické mikroskopie.
Podrobnosti
Akustické reportérní geny jsou geneticky kódované proteiny, které tvoří mikrobubliny schopné odrážet ultrazvuk. Ty umožňují neinvazivní sledování genové exprese v hlubokých tkáních, kde optické metody selhávají kvůli neprůhlednosti tkání. Dosavadní systémy však fungovaly pouze s jedním typem signálu – podobně jako kdyby optická mikroskopie měla k dispozici jen zelenou fluorescenci bez možnosti rozlišovat červenou, modrou či jiné barvy. Nový přístup využívá dvou ARG s odlišnými tlakovými odezvami: každý z nich reaguje jinak na různé úrovně akustického tlaku, což umožňuje jejich rozlišení ve stejném snímku. Tento princip byl ověřen nejen v buněčných kulturách, ale i in vivo – konkrétně při sledování dvou různých kmenů probiotických bakterií v trávicím traktu myší a při rozlišování nádorem kolonizujících bakterií s různými genovými výrazy.
Proč je to důležité
Tato práce představuje významný krok směrem k multifunkčnímu ultrazvukovému molekulárnímu zobrazování. Zatímco fluorescenční proteiny umožňují sledovat desítky procesů najednou, ultrazvuk dosud zaostával. Nová metoda rozšiřuje možnosti neinvazivního monitorování terapeutických bakterií, imunitních buněk nebo nádorových markerů v reálném čase a v hlubokých tkáních. Pro budoucí aplikace v preklinickém výzkumu i potenciálně v klinické diagnostice to znamená větší přesnost a informační hustotu bez nutnosti ionizujícího záření nebo drahých kontrastních látek.
Zdroj: 📰 Nature.com