Супер разрешение наночастиц, секретируемых опухолью

Световой издательский центр, Чанчуньский институт оптики, точной механики и физики, CAS

изображение: (а) СЭВ, несущие гетерогенное распределение биомаркеров, высвобождаются из опухолевой клетки. (б) СЕВ можно захватить на пластине, покрытой антителами, и пометить UCNP. (c) Конъюгаты UCNP-EV, обнаруженные как отдельные яркие пятна различной интенсивности, могут быть сверхразрешены в наноскопии сверхвысокого разрешения.посмотреть больше

Авторы и права: Гуань Хуан, Юнтао Лю, Дэцзян Ван, Ин Чжу, Шихуэй Вэнь, Цзюаньфан Жуань, Дайонг Цзинь

Общепризнано, что онкогенез и прогрессирование рака представляют собой многоэтапный процесс. Наиболее часто используемый метод диагностики рака и прогнозирования для принятия решения о лечении основан на сложной комбинации визуализации и инвазивной биопсии тканей. Однако эти методы не всегда чувствительны к диагностике рака на ранних стадиях. Малые внеклеточные везикулы (sEV) представляют собой двухслойные липидные переносчики нанометрового размера и содержат широкий спектр грузов, включая липиды, белки, метаболиты, РНК и ДНК. СЭВ, высвобождаемые из исходных раковых клеток, существуют почти во всех жидкостях организма. Они могут стать потенциальными циркулирующими биомаркерами в жидких биоптатах, поскольку уникальным образом отражают динамические биологические изменения, связанные с растущими опухолями, и указывают стадии прогрессирования рака.

Методы микроскопии сверхвысокого разрешения появились благодаря тому, что разрешение вышло за пределы дифракционного предела и приблизилось к нанометровым масштабам.

В новой статье, опубликованной в eLight, группа ученых под руководством профессора Дайонг Джина из Сиднейского технологического университета разработала инновационную технологию, основанную на легированных лантанидами наноскопических усилителях сигнала (LENS), нацеленных на электромобили. Их статья «Наночастицы с повышением конверсии для количественного определения одиночных небольших внеклеточных везикул со сверхвысоким разрешением» имеет огромный потенциал в диагностике и прогнозировании рака.

Тип синтетических наночастиц с ап-конверсией (UCNP) обладает нелинейными фотопереключаемыми свойствами. Они позволяют использовать новый тип наноскопии сверхвысокого разрешения для достижения оптического разрешения менее 30 нм. Недавняя работа исследователя с использованием нанофотонных зондов позволила еще больше достичь сверхчувствительности при количественном обнаружении СЭВ. Чувствительность этих зондов была почти на три порядка выше, чем у стандартного иммуноферментного анализа (ИФА).

Исследователи еще больше улучшили разрешение изображений, чтобы получить сверхразрешение поверхностных биомаркеров на отдельных электромобилях (рис. 1). Подход основан на использовании однородных, ярких и фотостабильных нанофотонных зондов. Каждый из них сильно легирован десятками тысяч ионов лантаноидов. В их эксперименте СЭВ сначала были захвачены на предметном стекле, покрытом антителом CD9 и заключенном в сэндвич с биотинилированным антителом EpCAM. Нанозонды с ап-конверсией, функционализированные стрептавидином, впоследствии пометили антитело EpCAM для усиления сигнала. Нанозонды на одиночных SEV позволяют использовать микроскоп сверхвысокого разрешения для визуализации под лазерным лучом в форме пончика. Одиночный нанозонд в середине кольцевого луча генерирует диаграмму излучения с провалом в месте расположения зонда. В результате два близлежащих нанозонда могут быть сверхразрешены за пределами дифракционного предела в наномасштабе.

Исследователи демонстрируют, что визуализация одиночных SEV со сверхвысоким разрешением может быть достигнута с использованием библиотеки нанозондов с ап-конверсией, легированных различными типами и различными концентрациями излучателей. Они подтверждают, что нанозонды, конъюгированные с антителами, могут специфически нацеливаться на молекулу эпитопной клеточной адгезии опухолевого эпитопа (EpCAM) как на больших ЭВ, так и на одиночных СЭВ (рис. 2). Используя визуализацию сверхвысокого разрешения, исследователи могут количественно оценить конкретное количество нанозондов на каждом сЭВ. Они показали, что теоретически возможно анализировать размер нанозондов и стерические затруднения на одиночных СЭВ (рис. 3).

eLight

10.1186/s43593-022-00031-1

Отказ от ответственности: AAAS и EurekAlert! не несут ответственности за достоверность пресс-релизов, публикуемых на EurekAlert! содействующими учреждениями или за использование любой информации через систему EurekAlert.