Los códigos de barras del biosensor identifican y detallan la «conversación» entre las células cancerosas
La imagen muestra células etiquetadas con códigos de barras del biosensor de diferentes colores y patrones espaciales dentro de esas células. Un estudio de Johns Hopkins Medicine demuestra cómo se pueden usar las herramientas de códigos de barras para identificar y rastrear simultáneamente las señales de comunicación entre las células, incluidas las que impulsan la formación de cáncer. Crédito: Jr-Ming Yang y Chuan-Hsiang Huang, Johns Hopkins Medicine
Desde que apareció el primer código de barras en un paquete de goma de mascar en 1974, el ahora omnipresente sistema ha permitido a los fabricantes, minoristas y consumidores identificar rápida y eficazmente , caracterizar, localizar y rastrear productos y materiales. En un artículo publicado por primera vez en línea el 26 de noviembre de 2021 en la revista Cell, los investigadores de Johns Hopkins Medicine y la Universidad Johns Hopkins demuestran cómo pueden hacer lo mismo a nivel molecular, estudiando las formas en que las células cancerosas «hablan» entre sí. otro que usa un tipo diferente de sistema de código de barras, uno compuesto por combinaciones de patrones y colores, con cada conjunto vinculado a una actividad bioquímica específica en la red de comunicación.
«Cuando las células cancerosas se comunican, numerosas proteínas cambian constantemente la forma en que interactúan entre sí», dice el autor principal del estudio, Chuan-Hsiang (Bear) Huang, MD, Ph.D., profesor asistente de patología en la Facultad de la Universidad Johns Hopkins. de Medicina. «Estudiar esta señalización en profundidad y en tiempo real ha sido tradicionalmente difícil, por lo que necesitábamos un método que pudiera visualizar, rastrear y analizar simultáneamente todo lo que sucede en la red y, por lo tanto, revelar las verdaderas relaciones entre estas actividades».
Los biosensores fluorescentes codificados genéticamente se utilizaron anteriormente para estudiar las funciones de las proteínas celulares, incluidas las actividades de señalización en las células cancerosas, dice Huang. Los biosensores son fragmentos de proteínas etiquetados con fluorocromos, moléculas fluorescentes que brillan absorbiendo energía luminosa de una longitud de onda específica y luego emitiendo luz a una longitud de onda más larga, y cada color está vinculado a una actividad específica en la célula. Mediante el uso de un microscopio fluorescente para obtener imágenes del tipo, la ubicación y la intensidad de los colores exhibidos por estos sensores, los investigadores pueden documentar con exactitud y precisión las proteínas en acción en diferentes regiones celulares.
«Por ejemplo, los cambios en la intensidad de los colores específicos, sus ubicaciones dentro de las células y la proporción de un color a otro arrojan luz sobre los niveles de actividad de las proteínas que se estudian y cómo interactúan entre sí en tiempo real», dice Huang.
Sin embargo, Huang dice que la utilidad de los biosensores fluorescentes era limitada cuando los investigadores necesitaban rastrear un sistema complejo como una red de comunicaciones de células cancerosas. Esto, explica, se debió a que los diferentes biosensores a menudo tenían colores muy similares y no podían distinguirse entre sí cuando se tomaban imágenes juntas.
«En el pasado, si quería ver docenas de biosensores que rastreaban la actividades de diferentes proteínas en una red de señalización, cada biosensor tuvo que ser fotografiado en experimentos separados que duraron horas», dice el autor principal del estudio, Jr-Ming Yang, Ph.D., investigador asociado de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins. «Además, para comprender las propiedades de la red de comunicación, esos experimentos tuvieron que repetirse. Además de la inversión de tiempo, las ejecuciones de imágenes separadas aumentaron la probabilidad de que aparecieran variaciones, lo que dificulta determinar si los cambios en la actividad se debieron a efectos reales». /p>
Huang y sus colegas superaron estos problemas al combinar proteínas fluorescentes de diferentes colores y patrones de localización para crear «códigos de barras de biosensores», herramientas que pueden identificar y rastrear simultáneamente una mayor cantidad de biosensores para varias proteínas, incluidas las que provocan cáncer. formación.
«Para rastrear múltiples actividades de proteínas de señalización en paralelo, emparejamos nuestros diferentes biosensores con códigos de barras específicos en células individuales, y luego los mezclamos y obtenemos imágenes usando microscopía de lapso de tiempo», dice Huang. «Dado que cada célula tiene un código de barras diferente, también podemos usar este método para identificar diferentes poblaciones de células en la mezcla e investigar cómo se comunican entre sí».
Huang dice que las imágenes se analizan con un dispositivo artificial inteligencia artificial [AI] sistema de aprendizaje automático creado por el coautor del estudio Wei-Yu Chi, MD, becario postdoctoral en su laboratorio.
«El análisis de IA nos permite leer los códigos de barras en segundos en lugar de horas, un paso crucial para ver cómo se sincroniza la actividad de diferentes proteínas a lo largo del tiempo», dice Chi.
«Usando códigos de barras de biosensores, esperamos obtener más información y vistas más completas que nunca antes de cómo los oncogenes [genes que inician el desarrollo de las células cancerosas] afectan la comunicación entre las células cancerosas y con otras redes, como las que utiliza el sistema inmunitario», dice Huang. «Estos hallazgos podrían ayudar a dirigir nuevas intervenciones y tratamientos».
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Una técnica nueva y poderosa permite a los científicos estudiar cómo las proteínas cambian de forma dentro de las células. (2021). DOI: 10.1016/j.cell.2021.11.005 Información del diario: Cell
Proporcionado por la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins Cita: Los códigos de barras del biosensor identifican, detallan ‘chat ‘ between cancer cells (2021, 30 de noviembre) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-11-biosensor-barcodes-chatting-cancer-cells.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.