SPOTlight: новая платформа для выделения клеток и создания стабильного желтого флуоресцентного белка

Исследователи из Университета Райса и Медицинского колледжа Бейлора разработали метод SPOTlight (Single-cell Phenotypic Observation and Tagging with Light) для изоляции отдельных живых клеток с уникальными фенотипами из гетерогенных популяций. В процессе они создали самый фотостабильный желтый флуоресцентный белок на сегодняшний день.

Как работает SPOTlight:

• Метод позволяет наблюдать сотни тысяч клеток (человека или дрожжей) в микроскоп для выявления желаемых динамик, структур или форм.
• Клетки экспрессируют специальный фотоактивируемый флуоресцентный белок (или используют красители), который необратимо переходит из темного состояния в ярко-красное при облучении фиолетовым светом.
• Для точного облучения конкретных клеток используется цифровое микрозеркальное устройство (DMD), которое проецирует свет на заданную область вплоть до одной клетки. Процесс автоматизирован.
• После "маркировки" целевые клетки легко отделяются от остальных с помощью проточного цитометра (cell sorter).
• Прототип маркирует одну клетку за 45-60 секунд, но с более мощным источником света процесс можно ускорить.

Инженерный прорыв — белок mGold:

• С помощью SPOTlight было просеяно 3 миллиона мутантных клеток, экспрессирующих библиотеку флуоресцентных белков.
• В результате был создан и улучшен желтый флуоресцентный белок mGold — вариант существующего белка mVenus.
• mGold демонстрирует в 4-5 раз большую фотостабильность, чем обычно используемые желтые флуоресцентные белки, что решает проблему быстрого фотообесцвечивания (photobleaching) при длительных наблюдениях.

Значение и перспективы:

• Для биомедицинских исследований: метод позволяет выделять клетки с клинически значимыми свойствами, например, устойчивостью к болезни или лечению, для последующего секвенирования или изучения.
• Для синтетической биологии: платформа применима для инженерии новых белков, нуклеиновых кислот или клеток.
• Для визуализации: создание таких стабильных зондов, как mGold, позволяет наблюдать длительные биологические процессы без "прерывания" сигнала.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.