想象看不见的:新的DNA荧光标签显示纳米癌症特性

研究人员开发了一种新的荧光标签,给出了一个清晰的DNA架构是如何破坏癌细胞。这些发现可以改善癌症病人的诊断和分类未来的癌症风险。

今天发表在科学的进步研究发现,dna结合蛋白染料加工临床组织样本中表现良好并通过超限分辨荧光显微镜生成高质量的图像。

“我实验室专注于发展中显微技术无形的形象化,”资深作者刘洋说,医学博士,副教授,在匹兹堡大学的生物工程。“我们的第一组探索超限分辨显微镜在临床领域的功能。以前,我们提高了吞吐量和鲁棒性的临床分析癌症样本。现在,我们有一个DNA染料易于使用,在把这项技术解决了另一个大问题病人护理。"

在细胞核内,DNA链缠绕蛋白质像珠链。病理学家经常使用传统的光学显微镜来可视化中断这个dna蛋白质复杂,或染色质作为一个癌症或标记癌前病变。

“虽然我们知道染色质是在分子尺度上的变化在癌症的发展过程中,我们没能清楚地看到这些变化是什么。这困扰了我十多年了,”刘说,他也是UPMC希尔曼癌症中心的一员。“改善癌症诊断,我们需要工具来可视化核结构分辨率更大。”

2014年,诺贝尔奖得主超限分辨荧光显微镜的发明是一个主要的一步让刘翔的视觉现实。感兴趣的分子标记与一个特殊的荧光染料,闪光,像闪烁的明星。与传统荧光显微镜,它使用标签不断发光,这种方法只需要打开标签的一个子集。当几个图像功能,可以将完整的比以前更高的分辨率。

直到现在,这个问题是荧光染料不工作在DNA或在处理临床癌症样本。所以,刘和她的团队制定一个新的标签叫做Hoechst-Cy5结合dna分子Cy5称为赫斯特的荧光染料和超限分辨显微镜的理想闪烁的属性。

显示后产生的新标签比其他染料更高分辨率的图像,研究人员从正常结直肠组织相比,肿瘤以及癌前病变。在正常细胞中,染色质是密集的,特别是在核的边缘。浓缩DNA明亮发光因为更高密度的标签发出强有力的信号,而松散染色质产生一个调光器的信号。

图像显示,随着癌症进展,染色质变得不那么密集,结构紧凑的核边界是严重破坏。虽然这些研究结果表明,新标签可以区分正常组织和癌的癌前病变,刘说,超限分辨显微镜不太可能取代传统显微镜等常规临床诊断。相反,这种技术可以在危险分层。

“早期病变可以有非常不同的临床结果,”刘说。“有些人很快患上癌症,和其他人呆在前兆阶段很长一段时间。分层在癌症预防癌症的风险是一个主要的挑战。”

染色质结构是否可以对未来癌症风险的线索,刘和她的团队评估林奇综合症患者,一个遗传条件会增加一些癌症的风险,包括结肠癌。他们看着发生结直肠组织健康的人没有林奇综合症和林奇癌症患者有或没有个人历史。

的差异是显著的。林奇患者此前结肠癌,染色质浓缩比健康样品要小得多,表明染色质中断可能是癌症的早期信号驱动的组织病理学家看起来完全正常。

没有个人历史(merrill Lynch)患者的癌症,一些会罹患癌症,而另一些则不会。

“我们看到一个更大的传播在这个集团,这是非常有趣,”刘说。“有些患者与健康对照组,有些接近林奇以前得了癌症的病人。我们认为患者更开放的染色质是那些更容易患癌症。我们需要遵循这些患者随着时间的测量结果,但是我们非常兴奋,染色质中断正常细胞有可能预测癌症的风险。”

在未来的工作中,刘和她的团队感兴趣研究染色质结构(merrill Lynch)患者子宫内膜组织中,他也有子宫内膜癌的风险升高。研究人员还收到资金最近看的痰样本吸烟者肺癌的早期检测。

其他作者贡献研究Jianquan Xu Xuejiao太阳,硕士博士,宏强马博士,朗达·m·品牌,博士,道格拉斯·哈特曼,医学博士兰德尔·e·品牌,医学博士,所有的皮特;铭丰呗,博士和Kwangho Kim博士,范德比尔特大学。