Los investigadores en Corea del Sur y Singapur, por primera vez, desarrollaron una sonda química que permite la imagen en vivo de un tipo de células inmunes en el cerebro, conocido como microglia, en un cerebro animal vivo. Este descubrimiento, liderado porInstituto de Ciencias Básicas IBS de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang POSTECH, Corea del Sur; el Consorcio de Bioimagen de Singapur SBIC y la Red de Inmunología de Singapur SIgN de la Agencia de Ciencia, Tecnología e Investigación A * STAR;y la Escuela de Medicina Duke-NUS, Singapur, permitirán estudios de imagen críticos para ayudar a los científicos a comprender el desarrollo de enfermedades cerebrales, como derrame cerebral, autismo, Alzheimer y enfermedad de Parkinson.
Las microglias son las células inmunes residentes primarias del cerebro. Aunque las microglias se describieron hace un siglo, se ha descubierto que estas células juegan un papel importante en el desarrollo de diversas enfermedades neurológicas. Estos descubrimientos han sido ayudados por los avances tecnológicos en el aislamiento de estoscélulas y sistemas transgénicos de animales pequeños que expresan proteínas fluorescentes de linajes de microglia, lo que permite imágenes en vivo con microscopía de luz. Sin embargo, estudiar microglia en humanos y primates ha sido extremadamente difícil.
Ser capaz de estudiar la microglia por separado de otras células en el cerebro es fundamental para comprender el desarrollo del cerebro y la enfermedad. Aunque se han desarrollado varios marcadores bioquímicos y herramientas de imágenes moleculares para estudiar estas células especializadas, ningún método actual ha permitido la visualización de la microglia enresolución celular en un cerebro vivo, que es clínicamente más relevante.
Este estudio colaborativo realizado por dos laboratorios, dirigido por el profesor y director asociado Young-Tae Chang, del IBS, que también está afiliado al SBIC de A * STAR, y el profesor asociado Hyunsoo Shawn Je, del Duke-NUS, identificó un marcador fluorescente paraLas células microgliales, seleccionadas de una biblioteca de sondas potenciales. Luego, los investigadores llevaron a cabo extensos estudios ex vivo e in vivo para demostrar que una de las sondas, llamada CDr20, podía marcar la microglia en células vivas. La inmunotinción se utilizó para verificar la tinción selectiva demicroglia. Luego, los autores utilizaron líneas celulares inactivadas para identificar la enzima presente en la microglia que 'encendió' la fluorescencia de la sonda.
El profesor Chang explicó: "A través de un estudio exhaustivo de las relaciones estructura-actividad, desarrollamos esta sonda química fluorogénica de alto rendimiento, CDr20, que puede visualizar microglia tanto in vitro como in vivo. Usando una pantalla knockout CRISPR-Cas9 a escala del genoma,identificamos Ugt1a7cas la proteína diana funcional de CDr20 que activa la señal de fluorescencia CDr20 en microglia a través de la reacción de glucuronidación enzimática. Nuestra sonda también puede etiquetar microglia derivada de humanos y primates, por lo que esto será extremadamente útil para estudiar la función de microglia en mamíferos superiores,que es clínicamente más relevante "
Las pequeñas moléculas fluorescentes se han convertido en herramientas indispensables para la investigación biomédica junto con el rápido desarrollo de la tecnología de imagen óptica. Sin embargo, las pequeñas moléculas fluorescentes específicas del tipo celular que se unen a los biomarcadores moleculares son muy raras.
"El laboratorio Chang tiene bibliotecas extensas de moléculas fluorescentes aleatorias y utilizan un cribado basado en células masivas para identificar moléculas pequeñas fluorescentes específicas que resaltan las células inmunes del cerebro", dijo el profesor Assoc Je. "Esta molécula pequeña es extremadamente selectiva para etiquetar microglia ylinajes relacionados de células inmunes residentes en el cerebro. Utilizamos microscopía multiphoton in vivo de última generación para obtener imágenes de microglia en el cerebro tras la inyección intravenosa de colorante, lo que no había sido posible antes ".
Los autores afirman que continuarán trabajando para mejorar la funcionalidad y utilidad de CDr20. Además, el laboratorio Chang está analizando nuevas moléculas que solo etiquetan la microglia activada, que los científicos sospechan que juegan un papel en la neuroinflamación en los trastornos neurodegenerativos.
Tomando nota de la colaboración entre A * STAR y Duke-NUS en Singapur, e IBS, POSTECH, el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan UNIST y la Universidad Nacional de Seúl en Corea del Sur, el profesor Patrick Casey, Vicedecano Senior de Investigación enDuke-NUS, comentó: "Este trabajo es un excelente ejemplo de colaboración multidisciplinaria entre las mejores instituciones de investigación en Singapur y Corea del Sur. Proporciona una contribución importante al estudio de la microglia en el desarrollo de trastornos neurodegenerativos que pueden conducir al futuroenfoques terapéuticos "
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Materiales proporcionado por Escuela de Medicina Duke-NUS . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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