Guld nanopartikler sætter fokus på lægemiddelkandidater i celler

Succesfuld udvikling af lægemidler har en betydelig indflydelse på menneskers livskvalitet på verdensplan. At være i stand til at spore, hvordan molekyler kommer ind i målceller, og observere, hvad de gør, når de er inde, er nøglen til at identificere de bedste kandidater. Analyseteknikker udgør derfor en vigtig del af lægemiddelopdagelsesprocessen. Forskere fra Osaka University, i samarbejde med RIKEN, har rapporteret en Raman-mikroskopi-baseret tilgang til visualisering af småmolekylære lægemidler, der bruger guld nanopartikler. Holdets resultater offentliggøres i ACS Nano .

Små lægemiddelmolekyler spores ofte ved at fastgøre dem til fluorescerende prober, der er synlige, når de bestråles med lys. Mikroskopi kan derefter bruges til at se disse molekyler inde i celler i realtid. Imidlertid, fluorescerende molekyler kan være omfangsrige, hvilket kan påvirke den måde, de små molekyler opfører sig på. Derudover nogle fluorescerende molekyler mister deres fluorescens, hvis de udsættes for for meget lys, gør det svært at se dem i løbet af lange studier.

Et alternativ til fluorescerende etiketter er et meget mindre tag kendt som en alkyn, som består af kulstof-kulstof tripelbindinger. Det særlige arrangement af atomer i alkyner findes ikke naturligt i celler; derfor, de giver en meget specifik markør. Desuden, deres lille størrelse betyder, at alkyner har minimal effekt på småmolekylernes adfærd. I stedet for at udsende fluorescens under laserlys, alkyner producerer det, der er kendt som et Raman-signal, som tydeligt kan identificeres blandt cellematerialesignalerne.

Imidlertid, Det er vanskeligt at lede efter Raman-signalet for alkyngrupper, når der ikke er mange af dem på grund af Raman-spredningens lave effektivitet. Forskerne har derfor kombineret alkynmærkning med brugen af ​​guldnanopartikler. Surface-enhanced Raman scattering (SERS) mikroskopi kan stimulere guldnanopartikler til at producere forbedrede elektriske felter, der booster Raman-signalet fra alkyngrupperne, gør dem nemmere at opdage.

"Vores tilgang er en kombination af teknikker, der er blevet brugt til at spore små molekyler i levende celler, " Studielederforfatter Kota Koike forklarer. "Guldnanopartikler er særligt nyttige budbringere til at rapportere tilstedeværelsen af ​​alkyngrupper, fordi de forbedrer alkynsignalet, samt give en overflade, som alkynerne kan lide at interagere med. De to komponenter kommer derfor naturligt sammen for at generere det forbedrede signal."

Guld nanopartikler optages let af adskillige forskellige typer celler, gør teknikken bredt anvendelig. Nanopartiklerne kommer ind i lysosomrummene inde i cellen og forstærker derefter signalet fra de alkynmærkede molekyler, der efterfølgende ankommer til lysosomerne og interagerer med dem.

"Vores SERS-teknik har potentialet til at blive brugt med en række forskellige celletyper såvel som et stort set ubegrænset antal lægemiddelkandidater, ", forklarer den tilsvarende forfatter Katsumasa Fujita. "Dette er særligt spændende for lægemiddelopdagelse, hvor ethvert middel til bedre forståelse af lægemiddeldynamikken i realtid er ekstremt værdifuldt for udviklingen."