Новая техника изображения активности информационной РНК в режиме реального времени была разработана совместной исследовательской группой из США и Китая. Методика, предложенная в работе, предназначена для отслеживания того, как проявляет себя информационная РНК в нейронных стволовых клетках. В перспективе она поможет лучше понять нейрогенез и, возможно, даже обеспечит скрининг лекарственных средств для лечения нейродегенеративных заболеваний и травм головного мозга.

Информационная РНК является формой РНК, позволяющей переносить генетическую информацию в клетке.

Она действует в качестве шаблона для создания белков и синтезируется из матричной ДНК в рамках процесса, известного как транскрипция. Когда динамика информационных РНК нарушена, могут возникать патологические нарушения, такие как прерывание эмбрионального развития и клеточная смерть.

Изображение поведения информационной РНК в режиме реального времени крайне сложная задача.

И до сих пор большинство применявшихся методик не позволяло добиться желаемого результата. Но совместная команда ученых из National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering при National Institutes of Health (США) и Xidian University (Китай) сообщила о разработке нового нанокомплекса, содержащего несколько зондов для изображения информационной РНК, которые могут извлекать пространственную и временную информацию из различных последовательностей молекулы.

В качестве основы своего метода ученые использовали наночастицы золота. Данное «ядро», функционализированное плотным слоем стабильных дитиол-модифицированных олигонуклеотидов ДНК, было гибридизировано при помощи покрытых флуорофором последовательностей-«репортеров». Флуорофор, присоединенный к последовательности-репортеру, не флуоресцирует, если при этом он соединен с сердечником из золотой наночастицы. Однако флуоресценция активизируется, если он присоединяется к информационной РНК. Сама информационная РНК при этом гибридизуется с ДНК-олигонуклеотидами на наноострие (лучше притягиваясь к этой ДНК, нежели к существующим генам-репортерам).

Разработанная таким образом методика позволяет в режиме реального времени визуализировать информационные РНК без каких-либо артефактов.

Кроме того, предложенный нанокомплекс стабилен в цитозоле клетки, устойчив к эндонуклеазам, которые в противном случае могли бы разрезать его, и довольно быстро реагирует на информационные РНК.

При использовании созданного таким образом наноострия вместе с компьютерным ПО для обработки изображений, исследователи смогли проследить, как информационная РНК проявляет себя в дифференцировании нейронных стволовых клеток. Эта дифференциация играет решающую роль, как в развивающейся, так и во взрослой нервной системе. Таким образом, предложенная техника в перспективе может использоваться в качестве скрининговой платформы для лечения нейродегенеративных заболеваний, к примеру болезней Альцгеймера и Паркинсона, а также травм головного мозга.

Подробные результаты работы опубликованы в журнале ACS Nano.

В данный момент исследовательская группа занята усовершенствованием предложенного нанокомлпекса для изучения малых интерферирующих РНК или микроРНК в регуляции дифференциации нервных стволовых клеток.

Одновременно они пытаются оптимизировать систему и адаптировать ее к различным типам клеток, чтобы, в конечном счете, создать универсальный нанокомплекс для использования в фундаментальных химических и биологических исследованиях в регенеративной медицине.