Одновременная визуализация внутриклеточной ДНК и РНК с использованием безвредного света
NIMS совместно с Университетом Нагои, Университетом Гифу и Университетом Аделаиды разработали метод одновременной визуализации ДНК и РНК внутри клеток с использованием безвредного инфракрасного и ближнего инфракрасного света.
Метод позволяет с высокой точностью детектировать все стадии клеточной смерти, открывая путь к раннему обнаружению старения и повреждения клеток для профилактики заболеваний. Результаты опубликованы в Science Advances.
Проблемы современных методов визуализации клеток
Раннее обнаружение клеточных повреждений, ведущих к старению или смерти, критически важно для разработки терапевтических стратегий при многих заболеваниях. Для этого необходимо наблюдать за клеточными изменениями на протяжении всего жизненного цикла. Однако современные методы не могут уловить ранние ответы или различить множественные состояния повреждения, особенно в клетках, чувствительных к ультрафиолетовому и видимому (UV-vis) свету.
Эти ограничения могут приводить к задержке диагнозов, неполному пониманию клеточной судьбы после лечения и неверной интерпретации терапевтических эффектов. Поэтому существует потребность в универсальном, высокочувствительном методе визуализации, использующем безвредный инфракрасный и ближний инфракрасный возбуждающий свет для безопасного мониторинга полных состояний клеток.
Прорыв в одновременной визуализации ДНК и РНК
Исследовательская группа успешно визуализировала как ДНК, так и РНК внутри живых клеток безопасно и одновременно, используя два типа безвредного возбуждающего света и флуоресцентные зонды (N-гетероаценовые красители), которые по-разному связываются с ДНК и РНК.
Помимо оценки устойчивого повреждения ДНК с помощью её визуализации, исследование показало, что визуализация РНК обеспечивает более высокую чувствительность для прогнозирования ранних стадий клеточного повреждения и старения. Эта двойная визуализация ДНК/РНК позволяет проводить раннюю оценку клеточных повреждений и точное обнаружение всех четырёх стадий клеточной смерти.
Значение для диагностики и будущих исследований
Данный подход преодолевает ограничения современных систем визуализации, позволяя наблюдать переходы состояний на уровне отдельных клеток.
Он открывает новые возможности для сверхраннего обнаружения клеточных повреждений и старения, нетоксичной диагностики на живых клетках и высокопроизводительного скрининга лекарств.
Команда планирует в будущих исследованиях применить этот метод к живым организмам. Они стремятся разработать методы для раннего обнаружения заболеваний, мониторинга клеточного стресса и стратегий прецизионной медицины.
В конечном итоге они надеются создать технологии, способные определять «предболезненное» состояние — когда человек начинает отклоняться от здоровья — просто наблюдая за его клетками.