Une équipe de chercheurs de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign et de la Mayo Clinic a mis au point un nouveau type de sonde moléculaire capable de mesurer et de compter l'ARN dans les cellules et les tissus sans colorants organiques. La sonde est basée sur la technique classique d'hybridation in situ en fluorescence (FISH), mais il s'appuie sur des points quantiques compacts pour illuminer les molécules et les cellules malades plutôt que sur des colorants fluorescents.

Au cours des 50 dernières années, FISH est devenu une industrie de plusieurs milliards de dollars car elle image et compte efficacement l'ADN et l'ARN dans des cellules individuelles. Cependant, FISH a ses limites en raison de la nature délicate des colorants. Par exemple, les colorants se détériorent rapidement et ne sont pas très bons pour l'imagerie en trois dimensions. En outre, Le FISH conventionnel ne peut lire que quelques séquences d'ARN ou d'ADN à la fois.

"En remplaçant les colorants par des points quantiques, il n'y a aucun problème de stabilité et nous pouvons compter de nombreux ARN avec une fidélité plus élevée qu'auparavant, " a déclaré Andrew Smith, professeur agrégé de bio-ingénierie et membre de l'équipe de recherche. "De plus, nous avons découvert une limite fondamentale à la taille d'un marqueur moléculaire dans les cellules, révélant de nouvelles règles de conception pour l'analyse dans les cellules."

Dans leur dernier article, publié le 26 octobre 2018, dans l'édition en ligne de Communication Nature , Smith et son équipe ont identifié une taille optimale pour les points quantiques afin de travailler efficacement avec le protocole FISH. Cette découverte a permis à FISH à base de points quantiques de correspondre aux précisions d'étiquetage actuellement obtenues avec des colorants organiques.

L'équipe a créé des points quantiques uniques en zinc, sélénium, cadmium, et alliage de mercure et sont revêtus de polymères. "Le noyau du point dicte la longueur d'onde d'émission, et la coquille dicte la quantité de lumière qui sera émise, " dit Smith, qui est également affilié au Micro + Nanotechnology Lab, Collège de médecine Carle Illinois, et Département de science et d'ingénierie des matériaux à l'Université de l'Illinois.

Ces points peuvent émettre une couleur indépendante de la taille de la particule, ce qui n'est pas le cas pour les boîtes quantiques classiques. Les points sont également assez petits (7 nanomètres) pour tenir sur une sonde qui peut manœuvrer entre les protéines et l'ADN dans une cellule, les rendant plus comparables en taille aux colorants utilisés dans les sondes FISH conventionnelles.

Dans des expériences avec des cellules HeLa et des cellules cancéreuses de la prostate, les chercheurs ont découvert que le nombre de cellules FISH à base de colorant diminuait rapidement en quelques minutes. La méthode FISH basée sur les points quantiques a fourni une luminescence à long terme pour permettre le comptage de l'ARN pendant plus de 10 minutes, permettant d'acquérir une imagerie cellulaire en 3D.

« Ceci est important car les images de cellules et de tissus sont acquises tranche par tranche en séquence, ainsi, les tranches ultérieures étiquetées avec des colorants sont épuisées avant de pouvoir être imagées, " dit Smith.