En haut, une séquence montre la conception de colorants en cage thio conçus à l'Université Rice pour être déclenchés par la lumière visible. En bas, Imagerie confocale et super-résolution d'une gouttelette lipidique dans des adipocytes vivants incubés avec BODIPY (vert), SNile Red (rouge) et Hoechst 33342 (bleu), suivi d'une photoactivation à l'aide d'un laser à 561 nm. Barre d'échelle :10 m. Barre d'échelle pour l'image en super résolution d'une gouttelette lipidique étiquetée avec SNile Red, en bas à droite :1 µm. Crédit :Xiao Lab/Université du riz
Il n'a fallu que le remplacement d'un atome pour que les scientifiques de l'Université Rice donnent de nouveaux pouvoirs aux molécules fluorescentes biocompatibles.
Le laboratoire Rice du chimiste Han Xiao a rapporté dans le Journal de l'American Chemical Society il a développé un commutateur à un seul atome pour activer et désactiver à volonté les colorants fluorescents utilisés en imagerie biologique.
La technique permettra une imagerie à haute résolution et un suivi dynamique des processus biologiques dans les cellules vivantes, tissus et animaux.
Le laboratoire Rice a développé une sonde minimalement modifiée qui peut être déclenchée par une large gamme de lumière visible. Le procédé breveté pourrait remplacer les fluorophores photoactivables existants qui ne peuvent être activés qu'avec de la lumière ultraviolette ou nécessitent des produits chimiques toxiques pour activer la fluorescence, caractéristiques qui limitent leur utilité.
Les chercheurs ont profité d'un phénomène connu sous le nom de transfert d'électrons photo-induit (PET), qui était déjà connu pour éteindre les signaux fluorescents.
Ils mettent des fluorophores dans des cages de thiocarbonyle, la fraction responsable de l'extinction. Avec la synthèse organique en une étape, ils ont remplacé un atome d'oxygène dans la cage par un atome de soufre. Cela leur a permis d'induire l'effet PET pour éteindre la fluorescence.
Déclencher à nouveau le complexe avec de la lumière visible près de l'absorbance préférée de la molécule fluorescente a oxydé la cage à son tour. Cela a assommé le soufre et l'a remplacé par un atome d'oxygène, restaurer la fluorescence.
"Tout ce qu'il faut pour les fabriquer, c'est un peu de chimie et une étape, " dit Xiao, qui a rejoint Rice en 2017 grâce au financement du Cancer Prevention and Research Institute of Texas (CPRIT). "Nous avons démontré dans l'article que cela fonctionne de la même manière pour une gamme de colorants fluorescents. Fondamentalement, une réaction résout beaucoup de problèmes."
Des chercheurs du monde entier utilisent des molécules fluorescentes pour marquer et suivre des cellules ou des éléments à l'intérieur des cellules. L'activation des tags avec de la lumière visible de faible puissance plutôt qu'avec des ultraviolets est beaucoup moins dommageable pour les cellules étudiées, Xiao a dit, et rend possible les longues expositions de cellules vivantes requises par l'imagerie à super-résolution. Expériences de super-résolution de Theodore Wensel, la chaire Robert A. Welch en chimie au Baylor College of Medicine, et son équipe ont confirmé leurs capacités, il a dit.
"Nous pensons que ce sera une très bonne sonde pour l'imagerie des cellules vivantes, ", a déclaré Xiao. "Les gens utilisent également un colorant photoactivable pour suivre la dynamique des protéines, pour voir où et à quelle distance et à quelle vitesse ils voyagent. Notre travail consistait à fournir un manière générale de générer ce colorant."
Les chercheurs ont découvert que leur technique fonctionnait sur une large gamme d'étiquettes fluorescentes courantes et pouvait même être mélangée pour l'imagerie multicolore de molécules ciblées dans une seule cellule.
