Nous avons récemment assisté aux images étonnantes de galaxies lointaines révélées par le télescope James Webb, qui n’étaient auparavant visibles que sous forme de taches floues. Les chercheurs de l’Université de Washington à St. Louis ont développé une nouvelle méthode pour visualiser les protéines sécrétées par les cellules avec une résolution étonnante, ce qui en fait la version James Webb pour visualiser la sécrétion de protéines unicellulaires.
Les chercheurs, dirigés par Srikanth Singamaneni, professeur de génie mécanique et de science des matériaux Lilyan & E. Lisle Hughes à la McKelvey School of Engineering, et Anushree Seth, ancienne chercheuse postdoctorale du laboratoire de Singamaneni, ont développé le test FluoroDOT, qu’ils ont introduit dans un article du 5 août dans la revue Cell Reports Methods. Le test très sensible est capable de voir et de mesurer les protéines sécrétées par une seule cellule en 30 minutes environ.
En collaboration avec des chercheurs de la Washington University School of Medicine et d’autres universités, ils ont découvert que le test FluoroDOT est polyvalent, peu coûteux et adaptable à n’importe quel environnement de laboratoire et a le potentiel de fournir un aperçu plus complet de ces protéines que les tests existants largement utilisés. . Les chercheurs biomédicaux se tournent vers ces protéines sécrétées pour obtenir des informations sur la communication de cellule à cellule, la signalisation cellulaire, l’activation et l’inflammation, entre autres actions, mais les méthodes existantes ont une sensibilité limitée et peuvent prendre jusqu’à 24 heures pour être traitées.
Ce qui différencie le test FluoroDOT des tests existants, c’est qu’il utilise un fluor plasmonique, un nanolabel amélioré par le plasmon développé dans le laboratoire de Singamaneni qui est 16 000 fois plus brillant que les marqueurs de fluorescence conventionnels et a un rapport signal sur bruit près de 30 fois plus élevé.
Les fluorures plasmoniques sont composés de nanoparticules métalliques qui servent d’antenne pour attirer la lumière et améliorer l’émission de fluorescence des fluorophores moléculaires, ce qui en fait une nanoparticule ultrabrillante. »
Srikanth Singamaneni, titulaire de la chaire Lilyan & E. Lisle Hughes de génie mécanique et de science des matériaux, McKelvey School of Engineering
Cette émission ultrabrillante de fluor plasmonique permet à l’utilisateur de voir de très petites quantités de protéines sécrétées, ce qu’il est incapable de faire dans les tests existants, et de mesurer numériquement les signaux haute résolution en utilisant le nombre de particules, ou motif de points, par cluster, ou spot, en utilisant un algorithme personnalisé. De plus, il ne nécessite pas d’équipement particulier. Singamaneni et ses collaborateurs ont publié pour la première fois leurs travaux sur le fluor plasmonique dans Nature Biomedical Engineering en 2020.
La technologie de fluor plasmonique en instance de brevet est concédée sous licence par l’Office of Technology Management de l’Université de Washington à St. Louis à Auragent Bioscience LLC.
« En utilisant un simple microscope à fluorescence, nous sommes capables d’imager simultanément une cellule ainsi que la distribution spatiale des protéines sécrétées autour d’elle », a déclaré Seth, qui avait travaillé dans le laboratoire de Singamaneni et est maintenant un scientifique principal dans les applications cellulaires pour Auragent Bioscience. « Nous avons observé des schémas de sécrétion intéressants pour différents types de cellules. Ce test permet également la visualisation simultanée de deux types de protéines à partir de cellules individuelles. Lorsque plusieurs cellules sont soumises aux mêmes stimuli, nous pouvons distinguer les cellules qui sécrètent deux protéines en même temps. temps de ceux qui ne sécrètent qu’une seule protéine ou qui ne sécrètent pas du tout. »
Pour valider la technologie, l’équipe a utilisé des protéines sécrétées par des cellules humaines et de souris, y compris des cellules immunitaires infectées par Mycobacterium tuberculosis.
L’un des collaborateurs et co-auteurs, Jennifer A. Philips, MD, PhD, professeure Theodore et Bertha Bryan dans les départements de médecine et de microbiologie moléculaire et codirectrice de la Division des maladies infectieuses à l’École de médecine, a utilisé le test FluoroDOT dans son laboratoire.
« Lorsque Mycobacterium tuberculosis infecte les cellules immunitaires, ces cellules réagissent en sécrétant d’importantes protéines immunitaires, appelées cytokines », a déclaré Philips. « Mais toutes les cellules ne réagissent pas à l’infection de la même manière. Le test FluoroDOT nous a permis de voir comment les cellules individuelles d’une population réagissent à l’infection – ; de voir quelles cellules sécrètent et dans quelle direction. Cela n’était pas possible avec l’ancienne technologie. «
