癌症生物學藥物安全性研究和衰老研究可能受益於烏得勒支大學創建的熒光傳感器。這項新技術使科學家能夠實時觀察活細胞內發生的 DNA 損傷和修復。這一發展描述於 自然交流它使得以前不可能進行的實驗成為可能。
我們細胞中的 DNA 經常暴露在陽光、化學物質、輻射甚至維持身體機能的正常過程的危險之下。大部分損壞很快就得到了修復。當這些修復失敗時，所犯的錯誤可能會影響衰老、癌症和許多其他疾病。
多年來，研究人員一直試圖直接觀察這些修復事件的發生。許多傳統方法需要殺死和保存細胞不同的時間。它僅創建孤立的快照，而不是連續的視圖。
新型活細胞 DNA 損傷傳感器
烏得勒支大學的科學家推出了一種傳感器，改變了這種情況。他們的工具使研究人員能夠觀察活細胞和活有機體本身損傷的出現和消失。根據發表在《自然通訊》雜誌上的一項研究，這種能力為以前無法進行的實驗開闢了道路。
首席研究員 Tuncay Baubec 解釋說，這種方法是觀察細胞內部的一種方法。 “在不干擾細胞的情況下，”他指出，抗體和納米抗體等常見工具往往與 DNA 結合得太緊。這可能會干擾細胞的修復系統。
“我們的傳感器是不同的，”他說。 “它是由細胞已經使用的天然蛋白質中的部分製成的。它自行進出受損區域。所以我們看到的是細胞的實際行為。”
熒光傳感器如何工作？
該系統依賴於附著在取自一種細胞蛋白的小結構域上的熒光標籤。該結構域可識別僅在受損 DNA 上短時間出現的標記。因為相互作用是溫和且可逆的。因此，傳感器專注於受影響的區域，同時不影響細胞的修復工作。
生物學家理查德·卡多佐·達席爾瓦（Richard Cardoso Da Silva）幫助設計和評估了該儀器；告訴我們他意識到其潛力的那一刻。 “我正在測試一些藥物，發現傳感器的發光效果與商業抗體完全相同，”他說。 “那一刻我就想：這一定行得通。”
DNA修復的持續觀察
與舊方法的差異是驚人的。研究人員能夠將整個修復序列視為一個連續的電影，而不是進行許多實驗來捕捉瞬間。他們可以跟踪損壞何時出現。注意修復蛋白到達的速度有多快。看看細胞何時解決問題。 “您將獲得更多信息。具有更高的分辨率，重要的是，它可以更真實地描述活細胞內實際發生的情況，”卡多索·達席爾瓦說。
研究小組還在實驗室培養皿外測試了傳感器。烏得勒支大學的合作者在秀麗隱桿線蟲（一種廣泛使用的模式生物）上使用了該工具。該傳感器同樣工作良好，並揭示了蠕蟲發育過程中發生的程序化 DNA 斷裂。對於 Baubec 來說，這次演示很重要。 “這表明這個工具不僅適用於實驗室的細胞。它也可以用於真實的生物。”
潛在的應用不僅僅限於觀察維修的發生。該傳感器的蛋白質結構域可以連接到其他分子成分，使科學家能夠繪製整個基因組中 DNA 損傷的位置。或者考慮哪些蛋白質彼此聚集。受損區域 研究人員還能夠改變細胞核內受損 DNA 的位置，以測試其位置如何影響修復。 “你可以通過多種不同的方式使用這個工具，具體取決於你的創造力和問題，”卡多索·達席爾瓦說。
更好的醫學研究和醫學工具
不過，傳感器並不能解決問題。但它可以顯著改善醫學研究。許多癌症治療是通過故意破壞腫瘤細胞來起作用的。早期藥物開發通常需要精確測量化合物的生成量。
“目前，臨床研究人員經常使用抗體來評估這一點，”鮑貝克說。 “我們的工具可以使這些測試更便宜、更快、更準確。”該團隊還看到了在臨床環境中的可能應用，例如研究自然衰老。或檢測輻射或其他誘變因素的暴露。
這項創新已經引起了人們的關注。一些實驗室在發表前聯繫了該團隊。他們渴望使用傳感器來研究自己的維修情況。 Baubec 指出，為了滿足這一需求，研究人員無限制地提供了該工具。 “一切都在線。科學家可以立即使用它。”
