Dette røde lys betyder, at gå efter medicinske opdagelser

Med en lille justering af farvepaletten, University of Virginia School of Medicine forskere har gjort det lettere for forskere at forstå biologiske processer, spore begivenheder inde i individuelle celler, afsløre sygdommens mysterier og udvikle nye behandlinger.

UVA's Hui-wang Ai, Ph.D., og Shen Zhang, Ph.D., har udviklet en enkel og effektiv forbedring af fluorescerende 'biosensorer', der er meget udbredt inden for videnskabelig og medicinsk forskning. Biosensorerne registrerer specifikke mål inde i celler og sætter dem i gang, så forskerne kan overvåge og kvantificere biologiske hændelser, de ellers ikke kunne.

De fleste fluorescerende proteinbiosensorer giver en grøn eller gul glød, men Ai og Zhang har opdaget en måde at skifte det grønne til det røde. Dette kommer med store fordele, herunder at gøre det lettere for forskere at overvåge flere mål ad gangen og at kigge dybere ind i væv.

"Denne innovative metode kan konvertere ikke kun eksisterende biosensorer, men også grønne biosensorer udviklet i fremtiden, "Ai sagde. "Multicolor og/eller multiplekset billeddannelse med fluorescerende biosensorceller vil således blive bredt tilgængelige."

Belysning af vejen

Mens der er eksisterende røde biosensorer, de bliver typisk bedre end deres grønne modparter. Så videnskabsmænd har været ivrige efter at finde måder at skifte den grønne farve til rød, bevare fordelene ved de grønne sensorer, mens du tilføjer nye, såsom at reducere den visuelle forvirring, der kan være forårsaget af den naturlige fluorescens af væv og celler.

Ai og Zhang fandt en løsning delvist ved et lykketræf - eller "serendipity, " som de beskriver det i en ny videnskabelig artikel. I løbet af deres regelmæssige laboratoriearbejde, de fandt ud af, at tilføjelse af en bestemt aminosyre, 3-aminotyrosin, til den grønne biosensor fik den til at blive rød. Dette er nemt at gøre og ret effektivt, de melder. Den røde version bevarede lysstyrken, dynamisk rækkevidde og reaktionsevne af den grønne sensor, samtidig med at den tilbyder de ekstra fordele ved en rød.

"Vi modificerede et panel af grønne biosensorer til metalioner, neurotransmittere og cellemetabolitter, " sagde Zhang. "Spontan og effektiv grøn-til-rød konvertering blev observeret for alle testede biosensorer, og lidt optimering på individuelle sensorer var nødvendig."

Forskerne testede deres forbedrede biosensor på celler, der danner insulin i bugspytkirtlen. De var i stand til at overvåge virkningen af ​​høje niveauer af glukose på cellerne, få ny indsigt og give forskerne nye retninger at udforske.

De håber, at deres hurtige og lette sensoropgradering vil tilbyde lignende fordele for mange andre forskere og forskningsområder.

"Den vil have mange applikationer, "Ai sagde, "såsom acceleration af vores forståelse af, hvordan bugspytkirtlen styrer insulinsekretion eller hvordan neuronale aktivitetsmønstre i hjernen korrelerer med kompleks adfærd."