Super risolvere la nanoparticella secreta dal tumore

Centro editoriale leggero, Istituto di ottica di Changchun, meccanica e fisica fine, CAS

immagine: (a) gli sEV che trasportano una distribuzione eterogenea di biomarcatori vengono rilasciati dalla cellula tumorale. (b) gli sEV possono essere catturati su una piastra rivestita con anticorpi ed etichettati da UCNP. (c) I coniugati UCNP -EV rilevati come singoli punti luminosi con diverse intensità possono essere super-risolti nella nanoscopia a super-risoluzione.vedere di più

Crediti: di Guan Huang, Yongtao Liu, Dejiang Wang, Ying Zhu, Shihui Wen, Juanfang Ruan, Dayong Jin

È stato comunemente accettato che la tumorigenesi e la progressione del cancro costituiscano un processo a più fasi. Il metodo più comunemente utilizzato per la diagnosi e la prognosi del cancro per guidare le decisioni terapeutiche si basa su una complessa combinazione di imaging e biopsie tissutali invasive. Tuttavia, i metodi non sono sempre sensibili alla diagnosi del cancro in stadio iniziale. Piccole vescicole extracellulari (sEV) sono trasportatori lipidici a doppio strato di dimensioni nanometriche e contengono un'ampia varietà di carichi, inclusi lipidi, proteine, metaboliti, RNA e DNA. Gli sEV rilasciati dalle cellule tumorali originali esistono in quasi tutti i fluidi corporei. Possono diventare potenziali biomarcatori circolanti nelle biopsie liquide, poiché riflettono in modo univoco i cambiamenti biologici dinamici associati alla crescita dei tumori e indicano gli stadi della progressione del cancro.

Sono emerse tecniche di microscopia a super risoluzione spingendo la risoluzione oltre il limite di diffrazione verso scale nanometriche.

In un nuovo articolo pubblicato su eLight, un team di scienziati, guidato dal professor Dayong Jin dell'Università di Tecnologia di Sydney, ha sviluppato una tecnologia innovativa basata su amplificatori di segnale nanoscopici (LENS) con targeting per veicoli elettrici drogati con lantanidi. Il loro articolo, "Nanoparticelle di conversione per la quantificazione a super risoluzione di singole piccole vescicole extracellulari", ha un enorme potenziale nella diagnosi e nella prognosi del cancro.

Il tipo di nanoparticelle sintetiche di upconversion (UCNP) ha proprietà foto-commutabili non lineari. Consentono un nuovo tipo di nanoscopia a super risoluzione per raggiungere una risoluzione ottica inferiore a 30 nm. Il recente lavoro del ricercatore che utilizza sonde nanofotoniche ha ulteriormente raggiunto l'ultrasensibilità nel rilevamento quantitativo dei sEV. Queste sonde hanno registrato una sensibilità di quasi tre ordini di grandezza migliore rispetto al test immunoassorbente legato a un enzima (ELISA) standard.

I ricercatori migliorano ulteriormente la risoluzione dell'imaging per super-risolvere i biomarcatori superficiali sui singoli veicoli elettrici (Fig. 1). L'approccio si basa sull'utilizzo di sonde nanofotoniche uniformi, luminose e fotostabili. Ciascuno è altamente drogato con decine di migliaia di ioni lantanidi. Nel loro esperimento, gli sEV sono stati prima catturati su un vetrino rivestito con anticorpo CD9 e racchiuso da un anticorpo EpCAM biotinilato. Le nanosonde di upconversion funzionalizzate con streptavidina hanno successivamente contrassegnato l'anticorpo EpCAM per il miglioramento del segnale. Le nanosonde sui singoli sEV consentono un microscopio a super risoluzione per la visualizzazione sotto un raggio laser a forma di ciambella. Una singola nanosonda al centro del raggio a ciambella genera uno schema di emissione con un avvallamento nel punto in cui si trova la sonda. Di conseguenza, le due nanosonde vicine possono essere super-risolte oltre il limite di diffrazione su scala nanometrica.

I ricercatori dimostrano che l’imaging a super risoluzione di singoli sEV può essere ottenuto utilizzando una libreria di nanosonde di upconversion drogate con vari tipi e varie concentrazioni di emettitori. Confermano che le nanosonde coniugate con anticorpi possono mirare specificamente alla molecola di adesione cellulare epiteliale dell'epitopo tumorale (EpCAM) sia su grandi EV che su singoli sEV (Fig. 2). Utilizzando l'imaging a super risoluzione, i ricercatori possono quantificare il numero specifico di nanosonde su ciascun sEV. Hanno dimostrato che è teoricamente possibile analizzare le dimensioni delle nanosonde e l'ingombro sterico su singoli sEV (Fig. 3).

eLight

10.1186/s43593-022-00031-1

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