Super resolve a nanopartícula secretada pelo tumor

Light Publishing Center, Instituto Changchun de Óptica, Mecânica Fina e Física, CAS

imagem: (a) sEVs carregando distribuição heterogênea de biomarcadores são liberados da célula tumoral. (b) sEVs podem ser capturados em uma placa revestida de anticorpo e rotulados por UCNPs. (c) UCNPs -EV conjugados detectados como pontos brilhantes únicos com diferentes intensidades podem ser super-resolvidos em nanoscopia de super-resolução.Veja mais

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

Tem sido comumente aceito que a tumorigênese e a progressão do câncer constituem um processo de várias etapas. O método mais comumente usado para diagnóstico e prognóstico do câncer para orientar as decisões de tratamento é baseado em uma combinação complexa de imagem e biópsias invasivas de tecido. No entanto, os métodos nem sempre são sensíveis ao diagnóstico de câncer em estágio inicial. Pequenas vesículas extracelulares (sEVs) são transportadores lipídicos de bicamada de tamanho nanométrico e contêm uma grande variedade de cargas, incluindo lipídios, proteínas, metabólitos, RNAs e DNAs. Os sEVs liberados das células cancerígenas originais existem em quase todos os fluidos corporais. Eles podem se tornar os potenciais biomarcadores circulantes em biópsias líquidas, pois refletem exclusivamente as mudanças biológicas dinâmicas associadas aos tumores em crescimento e indicam os estágios de progressão do câncer.

Técnicas de microscopia de super-resolução surgiram empurrando a resolução além do limite de difração em direção a escalas nanométricas.

Em um novo artigo publicado na eLight, uma equipe de cientistas, liderada pelo professor Dayong Jin, da Universidade de Tecnologia de Sydney, desenvolveu uma tecnologia inovadora baseada em amplificadores de sinal nanoscópico (LENS) direcionados a EV dopados com lantanídeos. Seu artigo, "Nanopartículas de conversão ascendente para quantificação de super-resolução de pequenas vesículas extracelulares", tem um enorme potencial no diagnóstico e prognóstico do câncer.

O tipo de nanopartículas sintéticas de conversão ascendente (UCNPs) possui propriedades não lineares de fotocomutação. Eles permitem que um novo tipo de nanoscopia de super-resolução atinja uma resolução óptica abaixo de 30 nm. O trabalho recente do pesquisador usando sondas nanofotônicas alcançou ainda mais a ultra-sensibilidade na detecção quantitativa de sEVs. Estas sondas registraram quase três ordens de magnitude de sensibilidade melhor do que o ensaio padrão de imunoabsorção enzimática (ELISA).

Os pesquisadores melhoram ainda mais a resolução da imagem para super-resolver os biomarcadores de superfície em EVs individuais (Fig. 1). A abordagem é baseada no uso de sondas nanofotônicas uniformes, brilhantes e fotoestáveis. Cada um é altamente dopado com dezenas de milhares de íons lantanídeos. Em seu experimento, os sEVs foram primeiro capturados em uma lâmina revestida com anticorpo CD9 e ensanduichada por um anticorpo EpCAM biotinilado. Nanossondas de upconversion funcionalizadas com estreptavidina marcaram subsequentemente o anticorpo EpCAM para intensificação do sinal. As nanossondas em sEVs individuais permitem um microscópio de super-resolução para visualização sob um feixe de laser em forma de rosquinha. Uma única nanossonda no meio do feixe do donut gera um padrão de emissão com um mergulho onde a sonda fica. Como resultado, as duas nanossondas próximas podem ser superresolvidas além do limite de difração em nanoescala.

Os pesquisadores demonstram que imagens de super-resolução de sEVs únicos podem ser obtidas usando uma biblioteca de nanossondas de conversão ascendente dopadas com vários tipos e concentrações variadas de emissores. Eles confirmam que as nanossondas conjugadas com anticorpos podem atingir especificamente a molécula de adesão celular epitelial do epítopo do tumor (EpCAM) em EVs grandes e sEVs únicos (Fig. 2). Usando imagens de super-resolução, os pesquisadores podem quantificar o número específico de nanossondas em cada sEV. Eles mostraram que é teoricamente possível analisar o tamanho dos nanoprobes e o impedimento estérico em sEVs individuais (Fig. 3).

eLuz

10.1186/s43593-022-00031-1

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