Alat mikroskop yang inovatif menyediakan cara baru untuk melihat apa yang ada di antara sel
Para ilmuwan telah mengembangkan Rhobo6, probe mikroskop cahaya yang mengungkapkan struktur matriks ekstraseluler dalam jaringan hidup, memajukan penelitian biologis dan diagnostik penyakit.
Rhobo6 adalah probe mikroskop cahaya yang secara selektif berikatan dengan matriks glycans ekstraseluler, meningkatkan fluoresensi dan memungkinkan visualisasi yang jelas dari struktur ini dalam jaringan hidup. Alat inovatif ini memungkinkan para peneliti untuk mempelajari matriks ekstraseluler secara rinci tanpa mengganggu proses biologis asli, menawarkan wawasan baru tentang biologi dan penyakit jaringan.
Sebelum tiba di Janelia tiga tahun lalu, ilmuwan postdoctoral Antonio Fiore merancang dan membangun instrumen optik seperti mikroskop dan spektrometer.
Fiore, seorang fisikawan dengan pelatihan, datang ke lab Pedram untuk mencoba sesuatu yang baru.
“Saya fokus pada fisika daripada berinvestasi dalam aplikasi biologis optik yang saya kembangkan,” kata Fiore. “Saya datang ke Lab Pedram untuk mencari dampak yang berbeda, bergabung dengan tim yang mengeksplorasi area biologi yang membutuhkan alat baru, sambil menjaga koneksi ke mikroskop cahaya.”
Sejauh ini, arah baru Fiore membuahkan hasil.
Pemimpin kelompok Fiore dan Janelia Kayvon Pedram, bersama dengan tim peneliti, telah mengembangkan Rhobo6, sebuah penyelidikan mikroskop cahaya yang memberi para ilmuwan pandangan yang belum pernah terjadi sebelumnya pada matriks ekstraseluler – kumpulan struktur molekul terorganisir yang mengisi ruang di antara sel -sel di tubuh kita.
Matriks ekstraseluler mendukung dan memberikan struktur pada sel dan jaringan kita: Ini memberikan perancah bagi sel untuk tumbuh, menentukan sifat mekanik jaringan, dan memasok jalur untuk sel -sel untuk bepergian.
“Jika tubuh kita adalah komunitas sel, kita dapat menganggap matriks ekstraseluler sebagai infrastruktur yang dibangun oleh komunitas,” kata Pedram. “Jadi, mencoba memahami biologi jaringan tanpa mempertimbangkan matriks ekstraseluler seperti mencoba memahami kota sambil mengabaikan semua bangunan, jalan, dan kereta api. Anda akan sangat merindukan.”
Melihat di antara sel
Meskipun penting, matriks ekstraseluler belum diselidiki sedalam rekan -rekan intraselulernya. Itu karena sulit untuk mengintip antar sel dan mengkarakterisasi struktur ekstraseluler tanpa mengganggu mereka.
Untuk mengatasi hambatan ini, tim berangkat untuk mengembangkan cara yang lebih mudah bagi para peneliti untuk menggunakan mikroskop cahaya untuk mempelajari struktur ekstraseluler ini.
Mereka merancang probe, Rhobo6, yang tidak menembus sel tetapi tetap di daerah sekitarnya. Di dalam ruang ekstraseluler itu, molekul tersebut secara reversibel berikatan dengan glycans, salah satu biomolekul paling banyak dari matriks ekstraseluler. Setelah mengikat, rhobo6 meningkatkan fluoresensi. Sebagai hasil dari pengikatan fluorogenik yang reversibel ini, para peneliti dapat memvisualisasikan struktur matriks ekstraseluler dalam jaringan hidup dan hewan tanpa mengganggu proses biologis asli.
Rhobo6 juga dapat berguna dalam mempelajari penyakit yang terkait dengan perubahan dalam matriks ekstraseluler dan dalam pencitraan diagnostik, menurut para peneliti. Tim ini berkolaborasi dengan Lab Valerie Weaver di University of California San Francisco untuk menggunakan Rhobo6 dalam pencitraan bedah tumor payudara pada hewan hidup, menemukan perbedaan mencolok antara matriks yang mengelilingi tumor primer dan jaringan sehat di dekatnya.
Upaya kolaboratif
Tim mengatakan Janelia telah menjadi lingkungan yang ideal untuk mengembangkan dan menguji Rhobo6, yang membutuhkan upaya multidisiplin.
Sebagai contoh, pemimpin kelompok Shaohe Wang terlibat dalam proyek sejak awal dan berperan dalam menyiapkan eksperimen untuk menguji penyelidikan di kelenjar ludah tikus yang dipelajari laboratoriumnya. Pratik Kumar, seorang ilmuwan postdoctoral di laboratorium Lavis, membantu menguji stabilitas kimia Rhobo6 dari waktu ke waktu. Anggota laboratorium Rubin, Shroff, dan Ahrens berkontribusi pada pengujian rhobo6 dalam lalat buah, cacing bundar, dan ikan zebra, menunjukkan bahwa Rhobo6 kompatibel dengan berbagai organisme model yang umum digunakan.
Kolaborasi ini tidak hanya menguntungkan proyek ini, tetapi juga membantu Pedram dan Fiore, yang keduanya relatif baru di Janelia.
“Tony dan saya memiliki lebih banyak teman dan kolaborator di kampus daripada yang seharusnya kita miliki jika bukan karena proyek ini,” kata Pedram.
Guoqiang Yu, seorang ilmuwan postdoctoral di Lab Pedram dan rekan penulis pada studi baru, juga telah meningkatkan sintesis Rhobo6, memungkinkan tim untuk berbagi penyelidikan secara luas dengan komunitas ilmiah.
“Saya berharap dapat melihat gambar -gambar indah dari matriks ekstraseluler yang akan ditangkap oleh para peneliti,” kata Fiore. “Dan saya bahkan lebih bersemangat tentang pertanyaan baru yang kami dan orang lain dapat menjawab dengan alat ini.”
Referensi: “Pencitraan Langsung dari Matriks Ekstraseluler dengan Fluorofore Mengikat Glycan” oleh Antonio Fiore, Guoqiang Yu, Jason J. Northey, Ronak Patel, Thomas A. Ravenscroft, Richard Ikegami, Wiert Kolkman, Pratik Kumar, Tanya L. Dilan, Wiert Kolkman, Pratik Kumar, Tanya l. Shaohe Wang, Valerie M. Weaver dan Kayvon Pedram, 6 Februari 2025, Metode alam.
Doi: 10.1038/s41592-024-02590-2
