Amplifikation og billeddannelse af microRNA som en biomarkør for at påvise tumorudvikling

En god indikator for dysregulering i levende celler er en ændring i deres RNA -ekspression. MicroRNA (miRNA), en særlig type RNA, betragtes som en biomarkør for kræftfremkaldende celler. Et team af forskere fra Kina har fundet en måde at forstærke miRNA i levende tumorceller til bioimaging. Som de rapporterer i journalen Angewandte Chemie , deres analyse er baseret på et robust autokatalytisk biokredsløb, der er udløst af syntetisk DNA og nanopartikler.

Diagnosticering af kræft, før en tumor bliver synlig, har været et af de mangeårige mål inden for medicin. En af biomarkørerne for kræftfremkaldende egenskaber i en celle er dens RNA -ekspressionsmønster eller, mere præcist, ændringen i RNA -ekspression, som forårsager metabolisk degeneration. Der er mange typer RNA, blandt hvilke et kort ikke-kodende RNA kaldet miRNA fremmer eller hæmmer translationen af ​​kerne-kodet genetisk information til protein. Derfor, detektionen af ​​en ændret miRNA -ekspressionsprofil menes at være en pålidelig indikation af degeneration af en celle.

Imidlertid, detekteringen af ​​et bestemt miRNA er svært, fordi det kun er til stede i cellen i små mængder og skal forstærkes og tilsluttes en signaleringsenhed, såsom et fluorescensfarvestof, til visualisering. Et team af forskere ved Wuhan University, Kina, ledet af Fuan Wang, har opdaget en passende amplifikationsdetekteringsmekanisme for miRNA, som er afhængig af et autokatalytisk biokredsløb aktiveret af syntetisk DNA, hvilket fører til et stærkt fluorescenssignal, der markerer tumorceller.

RNA syntetiseres normalt i cellens kerne og transporteres til cytoplasmaet, hvor det formidler genetisk information. Imidlertid, når syntetisk DNA er til stede i cytoplasmaet, RNA kan binde til en matchende nukleotidsekvens af DNA -strengen; en kendsgerning, der udnyttes i, for eksempel, antiretroviral behandling for at dæmpe viral RNA -ekspression. Wang og hans kolleger gjorde det modsatte. Ved at matche syntetiske DNA -tråde med miRNA, de udløste et autokatalytisk amplifikationskredsløb-kaldet autocatalytic DNAzyme biocircuit-til dannelse af DNA-miRNA-samlinger. Disse forsamlinger voksede yderligere for at danne DNAzyme nanotråde, der bærer fluorescensfarvestofferne.

Efter administration af DNAzyme -detektionssæt, forfatterne observerede lys fluorescens i en musemodel på det sted, hvor en tumor udviklede sig.

For at få DNA -enzymet til at trænge ind i tumorcellerne, forfatterne brugte nanopartikler-bittesmå pakker, der kan levere medicin og anden molekylær fragt til cellerne-fremstillet af mangandioxid med en bikagelignende struktur. Ifølge forfatterne, denne sammensætning og arkitektur har den fordel, at nanopartiklen let kan aktiveres af glutathion, som er et kemikalie, der findes i overflod i tumorceller. En anden fordel er, at de frigivne manganioner ville opretholde det autokatalytiske DNAzyme biocircuit, forfatterne skriver.

Forskerne understreger, at deres selvforbedrede bioimaging-system kunne udvikles som et kraftfuldt værktøj til at visualisere tumorceller med biomarkører. Dette er især lovende, da mange forskellige miRNA'er selektivt kan målrettes til at undersøge forskellige kræftformer eller anden celledysfunktion.