Новый краситель ДНК подсвечивает живые клетки

Ученые из EPFL разработали новый краситель ДНК, который можно использовать для визуализации живых клеток.

Одна из главных целей биоимиджинга — наблюдать за внутренними процессами клетки, пока она жива. Однако живые клетки под микроскопом рискуют быть повреждены светом и флуоресцентными красителями. Как и при солнечном ожоге, живые клетки чувствительны к интенсивному свету, особенно к ультрафиолетовому и синему, используемым в визуализации. Ученые EPFL создали новый краситель ДНК, позволяющий безопасно наблюдать живые клетки млекопитающих в течение нескольких дней даже в сложных условиях. Работа опубликована в Nature Communications, а технология внедрена в стартап EPFL Spirochrome.

Флуоресцентные красители, подсвечивающие ДНК, популярны, так как позволяют отслеживать ключевые процессы, например, деление клетки. Однако существующие красители либо токсичны, либо требуют использования опасного для клеток синего света. Идеальный безопасный краситель должен активироваться в более безопасном дальнем красном спектре.

Кроме того, многие красители несовместимы с микроскопией сверхвысокого разрешения (super-resolution microscopy). Сообщество ждало краситель с низкой токсичностью, работающий в дальнем красном свете и пригодный для сверхразрешающей микроскопии.

Краситель, отвечающий всем требованиям

Лаборатория Кая Джонссона в EPFL создала такой краситель, объединив две молекулы:

1. Флуоресцентную молекулу кремниевого родамина (SiR), работающую в дальнем красном спектре (разработана ранее в той же лаборатории).
2. Известный краситель ДНК Hoechst (бисбензимид).

Новый краситель назвали SiR-Hoechst.

Принцип работы: SiR-Hoechst связывается с «малой бороздкой» двойной спирали ДНК. После связывания он «включается» и испускает яркий красный флуоресцентный свет. Это ключевое преимущество — несвязанный краситель остается «выключенным», создавая минимальный шум. Важно, что связывание не влияет на биологические функции ДНК в клетке. Поскольку ДНК есть у всех клеток, зонд можно использовать для разных видов, типов клеток и тканей.

Преимущества:

• Безопасность: Работа в дальнем красном свете минимизирует повреждение клеток.
• Контрастность: Излучаемый свет легко отличить от фоновой аутофлуоресценции живых клеток.
• Долговременность: Позволяет поддерживать качественное окрашивание в живых клетках более 24 часов, что дает возможность отслеживать деликатные процессы (например, деление клеток) в реальном времени.
• Совместимость: Краситель можно использовать в сверхразрешающей микроскопии живых клеток.

Как сказал Кай Джонссон: «Создание SiR-Hoechst приближает биоимиджинг к одной из главных целей: наблюдать чудеса природы, не нарушая их».

Команда готовится к коммерциализации SiR-Hoechst через стартап Spirochrome, который уже поставляет научному сообществу флуоресцентные зонды для визуализации цитоскелета в живых клетках с беспрецедентным разрешением.