Hassas bir Raman probu, enzimin dokulardaki ifadesini saptar
Tokyo Tech araştırmacılarının, Raman sinyalini aktive etmek için yeni bir mekanizma kullanarak 9CN-rhodol’a dayalı harekete geçirilebilir Raman probları geliştirerek gösterdiği gibi, Raman görüntüleme, çoklu enzim aktivitelerini saptamak için floresan görüntülemeye göre daha büyük bir potansiyel sunar. Strateji, yüksek agregasyon ve çoğullama kabiliyetine sahip oldukça aktif Raman problarının sentezine izin vererek, onu heterojen biyolojik dokularda çoklu enzim aktivitelerini tespit etmek üzere Raman problarını genişletmek için umut verici bir araç haline getirir.
Enzimlerin çok çeşitli biyolojik aktivitelere dahil olması, onları hastalık tespiti için ideal biyobelirteçler yapar. Aslında, kanser teşhis teknikleri, etkilenen hücrelerde kanserle ilişkili yukarı regüle edilmiş enzimleri tespit etmek için floresan görüntülemeyi kullanır. Ayrıca, tümör dokusu heterojen olduğundan, çoklu enzim aktivitelerinin aynı anda saptanması, kanserin doğru bir şekilde görselleştirilmesine ve teşhis edilmesine olanak sağlayabilir. Bununla birlikte, çoklu enzim aktivitelerinin tespit edilememesi, heterojen tümör dokularında ve diğer karmaşık biyolojik olaylarda floresan görüntüleme uygulamasını sınırlayabilir.
Alternatif olarak, Raman spektroskopi görüntülemesinin dar spektral genişliği, moleküler problar kullanarak biyolojik görüntülemeyi çoğaltmak için umut veriyor. Yıllar geçtikçe, biyoanalitleri tespit etmek için birçok işlevsel ve eyleme geçirilebilir Raman probu (boyaları) geliştirildi, ancak enzim aktivitelerini tespit etmeye yönelik olanlar sınırlı kaldı. Ayrıca, önceki tasarım stratejileri, bu problar için enzim kaynaklı hidroliz ürünü difüzyonunu kontrol etmekte başarısız oldu, bu da dokularda hedef enzim aktivitesine sahip bölgelerin ayırt edilmesini zorlaştırdı.
Bu arka plana karşı, Tokyo Teknoloji Enstitüsü’nden (Tokyo Tech) Profesör Mako Kamiya ve Doçent Hiroyoshi Fujioka liderliğindeki Japonya’dan bir araştırmacı ekibi, yakın zamanda, sentez için yeni bir moleküler tasarım stratejisi olan montaj tabanlı floresan problardan ilham aldığını bildirdi. 9CN- rhodol’a dayalı eyleme geçirilebilir Raman probları. Onların çalışmaları Journal of the American Chemical Society’de yayınlandı.
Moleküler iskele için rhodol türevlerinin seçimini açıklayan Profesör Kamiya, “Hiroyoshi, dokuzuncu pozisyonda bir nitril grubu (9CN-rodoller) ve sıfır net yükü olan rhodol türevlerinin tek bir keskin Raman zirvesi ve en yüksek toplama gücü sergilediğini buldu. sulu bir pozitif yüklü 9CN-pironen çözeltisi içinde Buna göre, yüksek hassasiyet sergileyebilen ve rezonant Raman etki bölgesine doğru moleküler absorpsiyonda kırmızı bir kaymaya uğrayabilen ve hedefle etkileşim üzerine şekil toplamaya uğrayabilen Raman probları oluşturmak için 9CN-rodol yapı iskelesi boyaları kullandık. enzimler.
Buna göre, ekip önce 9CN-rhodol türevlerini sentezledi ve harekete geçirilebilir Raman problarının tasarımı için aday olarak iki türev, 9CN-JR ve 9CN-JCR seçti. Daha sonra uyarılmış iki renkli Raman saçılımı (SRS) görüntüleme tekniğini kullanarak canlı hücrelerde her iki probun enzim algılama performansını test ettiler. İkisinden 9CN-JCR, daha iyi ve daha parlak multipleks prob olarak ortaya çıktı.
Daha sonra ekip, iskele 9CN-JCR’nin nitril grubunu karbon 13 (13c) ve nitrojen 15 (15N) daha sonra y-glutamil transpeptidaz ve dipeptidil peptidaz-4 enzimleri için iki 9CN-JCR izotop probu üretti. 9CN-JCR’ye dayalı yeni prob seti, canlı hücre kültüründe tüm bu enzimlerin aktivitelerini aynı anda tespit edebildi.
Ayrıca problar, Drosophila kanat diski ve yağ gövdesinde hedef enzim aktivitesini ifade eden farklı hücre bölgelerinin ex vivo görüntülenmesine izin verdi. 9CN-JCR probları tarafından gösterilen yüksek uzamsal seçicilik ve hassasiyet, iskele boyasının elektronik öncesi rezonans etkisine ve prob-hedef hücre etkileşiminden oluşan hidroliz ürünlerinin genel oluşumuna bağlanmıştır.
Rhodol bazlı problar, enzimlerle etkileşime girerek hücre içi tutulmalarını iyileştirerek ve enzim tespiti sırasında SRS sinyal yoğunluğunu artırarak toplanabilir.
Özet olarak, bu çalışmada açıklanan basit strateji, çoklu enzim aktivitelerinin eşzamanlı tespiti için yüksek spesifikasyona sahip aktifleştirilebilir Raman problarının geliştirilmesini kolaylaştırabilir. Profesör Kamiya, “Raman problarının montaj tabanlı moleküler tasarımına yönelik stratejimiz, hastalık ve temel biyolojik faaliyetlerle ilişkili enzim aktivitesinin parasallaştırılmasını içeren uygulamalar için önemli avantajlar sağlayacaktır.”
Bu proje Tokyo Üniversitesi’nde Profesör Yasuyuki Ozeki ile işbirliği içinde yürütülmüştür.
