Når FRETING over cancerbiomarkører ikke virker, fokusere på at blinke i stedet for

Fluorescensspektroskopi er uundværlig i biomedicinsk diagnostik. Man kan tænke på at tænde for fluorescens som at tænde en lommelygte i et mørkt rum. Et diagnostisk assay kan designes til at mærke, for eksempel, et specifikt DNA-molekyle med en fluorescerende probe. Hvis det specifikke DNA-molekyle er til stede, du ser fluorescens eller en ændring i fluorescensen.

Nogle gange holder et ellers fluorescerende molekyle op med at udsende lys i en kort periode. Dette kaldes fluorescensblink, hvilket kan gøre det vanskeligt at påvise biomolekyler i de ultralave koncentrationer, der er nødvendige for sygdomsdiagnostik. En måde at samtidig mindske blinken til diagnostik og udtrække nyttig biokemisk information fra blinken til grundforskning ville være det bedste fra begge verdener.

I en undersøgelse for nylig offentliggjort i Angewandte Chemie , forskere fra Osaka University brugte et velkendt molekyle forkortet som COT - en fotostabilisator - til at modulere fluorescensblink i biokemiske analyser. Forskerne brugte COT til at undersøge arkitekturen af ​​DNA-molekyler og til at påvise en cancer-RNA-biomarkør i ultralave koncentrationer.

"COT undertrykker fluorescensblink, og så øger fluorescens, ved at komme i fysisk kontakt med fluoroforen, " forklarer Jie Xu, hovedforfatter. "I modsætning, modulering af emission ved en udbredt teknik kendt som fluorescensresonansenergioverførsel, FRET, virker kun over meget længere afstande - i området 1 til 10 nanometer - og kun på en nanosekunds tidsskala."

Forskerne testede først deres opsætning på dobbeltstrenget DNA indeholdende en intern spacer. Når COT var i den ene ende af spaceren og fluoroforen i den anden ende, der var mere fluorescens, end når COT ikke var til stede. Imidlertid, fluorescensblink blev ikke helt elimineret. Forskerne udnyttede dette faktum ved at teste, hvordan den kemiske arkitektur af spaceren modulerer blink.

"Forøgelse af afstandsstykkets længde og øget pi-stabling interaktioner - ikke-kovalente interaktioner mellem aromatiske ringe - i spaceren øgede fluoroforens tid i 'off' tilstand, " siger Kiyohiko Kawai, senior forfatter. "FRET kan ikke give information om biomolekylær dynamik over disse subnanometer afstande."

Forskerne opdagede derefter ultrasmå koncentrationer af et RNA-molekyle, der er en biomarkør for mange kræftformer. De fik først en fluorescerende probe indeholdende COT på et objektglas. Proben blev designet således, at binding til RNA-biomarkøren ville øge fluorescensen fra proben.

"Binding til mål-RNA'et reducerede probens tid i slukket tilstand med det halve, " siger Xu. "Dette giver et klart middel til at opdage en kræftbiomarkør."

Påvisning af et sygdomsrelevant biomolekyle ved ultralave koncentrationer, som muligt med denne teknik, kan være en måde at diagnosticere en sygdom i dens tidlige stadier og lette behandlingen. Desuden, mange grundlæggende biokemiske forskningsundersøgelser er mulige nu, hvor forskere kan undersøge molekylære bevægelser på subnanometerskalaen og over brede tidsskalaer.