Недавние достижения в области технологий визуализации позволили визуализировать внутриклеточную динамику, что позволяет лучше понять несколько ключевых биологических принципов ускорения терапевтического развития. Флуоресцентное мечение является одним из таких методов, который используется для идентификации внутриклеточных белков, их динамики и дисфункции. Для этой цели используются как внутренние, так и внешние зонды с флуоресцентными красителями, хотя внешние зонды могут лучше визуализировать внутриклеточные белки по сравнению с внутренними зондами. Однако их применение ограничено неспецифическим связыванием с внутриклеточными компонентами, что приводит к низкой специфичности передачи сигналов к мишеням и более высокому фоновому шуму.

Недавно иммуносенсор, меченный флуоресцентным красителем, известный как Quenchbody (Q-тело), ​​был успешно использован для обнаружения антигенов в растворах или на поверхности клеток. Q-тело по существу представляет собой фрагмент антитела, способный связывать специфический антиген.

На этом фоне исследователи из Японии и Сингапура под руководством профессора Хироси Уэда из Токийского технологического института (Tokyo Tech), Япония, недавно сообщили о применимости Q-тел для визуализации внутриклеточных белков в живых клетках. Их выводы теперь опубликованы в журнале Chemical Science .

Поскольку Q-тело работает как сайт-специфический и антиген-зависимый инструмент визуализации, мы предположили, что он будет отображать антиген-зависимую переключаемую флуоресценцию при взаимодействии с белком-мишенью, обеспечивая точную визуализацию внутриклеточной динамики. Мы продемонстрировали это, синтезировав Q-тело для p53, биомаркерного белка-супрессора опухоли, который играет важную роль в репарации ДНК, клеточном делении и гибели клеток».

Проф. Хироси Уэда, Токийский технологический институт

Команда синтезировала «двойное» Q-тело, меченное флуоресцентным красителем, под названием «C11_Fab Q-body», которое показало лучшую чувствительность и специфичность по сравнению с обычными зондами в раковых клетках человека, экспрессирующих p53. Поскольку экспрессия p53 увеличивается в раковых клетках, они электропорировали Q-тело в нескольких линиях раковых клеток человека, чтобы подтвердить свою гипотезу.

По сравнению с традиционным зондом, который демонстрировал непрерывные сигналы флуоресценции даже в отсутствие p53, зонд Q-body демонстрировал сигналы флуоресценции в «фиксированных» клетках (клетки с денатурированными белками для остановки разложения), экспрессирующих p53. Более того, зонд Q-body мог визуализировать р53 как дикого (контрольного), так и мутантного типа в фиксированных образцах клеток.

Кроме того, команда наблюдала сигналы флуоресценции с 8-кратно более высокой интенсивностью в живых клеточных линиях рака толстой кишки человека с экспрессией p53 по сравнению с негативами. Интересно, что Q-тело было стабильным в течение длительного времени, демонстрируя изменения интенсивности флуоресценции с экспериментально индуцированными изменениями уровней p53.

Проточная цитометрия выявила более высокую иммунофлуоресценцию с Q-телом в клетках, экспрессирующих p53. Кроме того, при сортировке соотношение и сигнал флуоресценции этих клеток были значительно выше (см. рис. 1) по сравнению с другими (с Q-телом или без него).

Каковы последствия этих выводов? Профессор Уэда отвечает: «Существующие методы не могут обеспечить точную визуализацию менее распространенных внутриклеточных мишеней с высокой специфичностью и чувствительностью. В этом контексте наше исследование демонстрирует потенциал Q-телец в визуализации живых клеток для лучшей визуализации динамических внутриклеточных изменений. и обеспечивает подход к внутриклеточной антиген-специфической сортировке живых клеток с использованием Q-тела».

В будущем мы можем ожидать разработки гораздо большего количества Q-тел для визуализации нескольких других внутриклеточных биомаркеров, что откроет двери для улучшения клеточных терапевтических разработок и исследований рака.