Etiqueta fluorescente nueva de ADN revela características nanoscópicas del cáncer

Los avances recientes en la nanoscopía de fluorescencia de superresolución han transformado las imágenes biológicas, ya que combinan a la perfección la resolución a nanoescala con la especificidad molecular. Ahora se usa de forma rutinaria en estudios biológicos básicos para visualizar la estructura molecular.

Entre varios tipos de técnicas de microscopía de superresolución, la microscopía de reconstrucción óptica estocástica (STORM) se destaca como uno de los sistemas de microscopía de superresolución más simples, pero más poderosos debido a su resolución espacial superior y la capacidad de usar fluoróforos orgánicos simples.

Bioingenieros médicos de la Universidad de Pittsburgh (Pittsburgh, PA, EUA), desarrollaron una nueva etiqueta fluorescente que brinda una imagen más clara de cómo se altera la arquitectura del ADN en las células cancerosas. Los hallazgos podrían mejorar los diagnósticos del cáncer para los pacientes y la clasificación del riesgo futuro de cáncer. Dentro del núcleo de la célula, las hebras de ADN se enrollan alrededor de las proteínas como cuentas en un hilo. Los patólogos utilizan rutinariamente microscopios ópticos tradicionales para visualizar la alteración de este complejo ADN-proteína, o cromatina, como marcador de cáncer o lesiones precancerosas.

Los científicos formularon una nueva etiqueta llamada Hoechst-Cy5 mediante la combinación de la molécula de unión al ADN Cy5 y un colorante fluorescente llamado Hoechst con propiedades de parpadeo ideales para la microscopía de superresolución. Las imágenes STORM se adquirieron utilizando nuestro sistema personalizado en el microscopio invertido Olympus IX71 (Olympus, Tokio, Japón). Después de demostrar que la nueva etiqueta producía imágenes de mayor resolución que otros colorantes, el equipo comparó tejido colorrectal de lesiones normales, precancerosas y cancerosas. En las células normales, la cromatina está densamente empaquetada, especialmente en los bordes del núcleo. El ADN condensado brilla intensamente porque una mayor densidad de etiquetas emite una señal más fuerte, mientras que la cromatina suelta produce una señal más tenue.

Las imágenes mostraron que a medida que el cáncer avanza, la cromatina se vuelve menos densa y la estructura compacta en el borde nuclear se altera severamente. Para ver si la estructura de la cromatina podría contener pistas sobre el riesgo futuro de cáncer, los investigadores evaluaron a pacientes con síndrome de Lynch, una condición hereditaria que aumenta el riesgo de varios tipos de cáncer, incluido el cáncer de colon. Examinaron tejido colorrectal no canceroso de personas sanas sin síndrome de Lynch y pacientes de Lynch con o sin antecedentes personales de cáncer. Las diferencias eran llamativas. En los pacientes de Lynch que previamente habían tenido cáncer de colon, la cromatina estaba mucho menos condensada que en las muestras sanas, lo que sugiere que la alteración de la cromatina podría ser un signo temprano del desarrollo del cáncer, incluso en tejidos que parecen completamente normales para los patólogos.

Yang Liu, Ph.D., profesor asociado de medicina y bioingeniería y autor principal del estudio, dijo: “Las lesiones en etapa temprana pueden tener resultados clínicos muy diferentes. Algunas personas desarrollan cáncer muy rápidamente y otras permanecen en la etapa precursora durante mucho tiempo. La estratificación del riesgo de cáncer es un desafío importante en la prevención del cáncer”. El estudio fue publicado el 4 de marzo de 2022 en la revista Science Advances.

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