Licht in Krebs-Stoffwechsel in Echtzeit mit Biolumineszenz
EPFL-Wissenschaftler haben eine neue Art gefunden zu quantifizieren—in Echtzeit—Glukose-Stoffwechsel von Krebstumoren, indem Sie bioluminesce. Diese neue Licht-probe ist nicht radioaktiv und arbeitet an lebenden Organismen wie Mäuse, die tragen die Tumorzellen. Die Technik erfordert tagged Tumorzellen, zwei jabs und eine Kamera. Die Ergebnisse sind veröffentlicht in der Natur-Methoden.
Nehmen Sie eine Maus mit einem tumor tagged with luciferase. Luciferase-exprimierenden Tumoren werden hergestellt, indem eine Probe des krebsartigen Tumors von einem Patienten, chemisch und beschriften Sie mit luciferase, eine Klasse von oxidativen Enzymen, die Biolumineszenz erzeugen. Diese beschrifteten Zellen gezüchtet werden, die in Mäuse zu verstehen, die grundlegende Biologie der Krebs und für die Entwicklung effektiver Krebs-Behandlungen.
Neben Spritzen, die eine erste Verbindung, die in der Maus, die nicht leicht brechen, in das Blut. Vierundzwanzig Stunden später Spritzen, eine zweite Verbindung, die entworfen, um zu reagieren, nur mit der ersten unter sehr spezifischen Bedingungen.
Die Reaktion zwischen den beiden verbindungen entwickelt, zu produzieren, die Biolumineszenz-Licht entweicht, der Körper wird, wie in Glühwürmchen, aber in den Fällen, wo luciferase-exprimierende Tumoren haben verstoffwechselt Zucker. Punkt-und CCD-Kamera-sensor auf den Körper, und Sie haben eine Momentaufnahme des Tumors stoffwechsellagen. Die Menge an Licht produziert ist direkt proportional zu der Menge des verstoffwechselten Zucker.
„Wir wollten ein tool entwickeln, um effektiver Krebs-Behandlungen“, erklärt EPFL-Apotheke Elena Goun das Laboratorium für Bioorganische Chemie und Molekulare Bildgebung, die die Studie leitete. „Unsere neue bildgebende Technik, die es uns erlaubt zu quantifizieren, wie viel Zucker wird umgewandelt in Echtzeit und liefert wertvolle Informationen über den metabolischen status des Tumors und der Art der Medikamente, die könnte berauben den tumor von seinem wichtigsten Energieträger.“
Wie es funktioniert: vom Glühwürmchen zum Krebs imaging
Goun und Ihr team fand inspiration aus der Art, wie Glühwürmchen Leuchten und kombiniert es mit der click-Chemie, ein Teilgebiet der chemischen Biologie in der biokompatible Moleküle sind entworfen, um speziell „klicken Sie auf“ gemeinsam in eine maßgeschneiderte Reaktion, geschieht direkt in der komplexen Umgebung des lebenden Organismus.
Da Krebs hat eine hohe metabolische rate, verbraucht es Zucker in großen Mengen. Dieser Prozess ist wichtig für das Krebswachstum und die Metastasierung bleibt aber schlecht verstanden aufgrund der fehlenden nicht-invasive Werkzeuge, die die Arbeit auf der Ebene des gesamten Organismus.
Goun ‚ s Idee war Ingenieur, zwei Klick-Moleküle mit Zucker und die andere mit der „eingesperrten“ luciferin, dem Licht-emittierende Verbindung in Glühwürmchen, damit Sie Leuchten. Und es funktioniert.
Sobald das click-markierten Zucker gegessen wird, durch den tumor, reagiert es mit diesem „eingesperrten“ luciferin mittels der „click“ – Reaktion und produziert Biolumineszenz Licht proportional zu der Menge an Zucker, die Eingabe der Zellen. Sie bezeichnet Ihre firefly-imaging-Technik BiGluc, kurz für „Bioluminescent Glukose“.
BiGluc könnte verwendet werden, um zu verstehen, die metabolischen Anforderungen von verschiedenen Tumoren, öffnen Wege für die Erzeugung von neuen, wirksamen Therapien.
BiGluc in der präklinischen Bildgebung von Krebs, Stoffwechsel-und Droge-Entwicklung
„Unsere neuartige optische imaging-Technik hat eine hohe klinische Anwendbarkeit und viele Vorteile“, sagt Goun. „Es ist eine nicht-radioaktive, hoch sensitive und quantifizierbare, das sind die Reagenzien für die Jahre, und das Leuchten beobachtet werden kann, für viele Stunden.“
Aufgrund seiner vielseitigen Natur, BiGluc könnte auch erweitert werden, über Krebs zu Bild dysfunktionalen Zellen viele andere wichtige Krankheiten, bei denen änderungen im Stoffwechsel eine wichtige Rolle spielen, wie z.B. diabetes, neurodegenerativen Erkrankungen, nichtalkoholische steatohepatitis, und viele andere.