新型量子点增强细胞成像

来自伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校和梅奥诊所的一组研究人员设计了一种新型分子探针，可以在没有有机染料的情况下测量和计数细胞和组织中的RNA。该探针基于传统的荧光原位杂交(FISH)技术，但它依赖于紧凑的量子点来照射分子和患病细胞而不是荧光染料。

在过去的50年里，FISH已经发展成为一个价值数十亿美元的产业，因为它可以有效地对单个细胞中的DNA和RNA进行成像和计数。然而，由于染料的微妙性质，FISH有其局限性。例如，染料迅速劣化并且在三维成像方面不是很好。此外，传统的FISH一次只能读出几个RNA或DNA序列。“通过用量子点代替染料，没有任何稳定性问题，我们可以计算出比以前更高保真度的大量RNA，”生物工程副教授兼研究团队成员安德鲁史密斯说。“此外，我们发现了细胞中分子标记大小的基本限制，揭示了细胞分析的新设计规则。”

在他们于2018年10月26日出版的最新论文中，史密斯和他的团队在Nature Communications的在线版中确定了量子点的最佳尺寸，以便有效地使用FISH协议。这一发现使基于量子点的FISH与目前用有机染料获得的标记精度相匹配。该团队创造了独特的量子点，由锌，硒，镉和汞合金制成，并涂有聚合物。“点的核心决定了发射的波长，而外壳决定了发出多少光，”史密斯说，他还隶属于Micro +纳米技术实验室，卡尔伊利诺伊医学院和材料科学系。和伊利诺伊大学的工程学院。

这些点可以发射颜色而与粒子的大小无关，而传统的量子点不是这种情况。这些点也足够小(7纳米)，以适应可在蛋白质和细胞中的DNA之间操纵的探针，使其在尺寸上与传统FISH探针中使用的染料更具可比性。在HeLa细胞和前列腺癌细胞的实验中，研究人员发现基于染料的FISH细胞计数在几分钟内迅速下降。基于量子点的FISH方法提供长期发光以允许RNA计数超过10分钟，使得可以获得3D细胞成像。

“这很重要，因为细胞和组织的图像是按照切片顺序获得的，因此后来用染料标记的切片在被成像之前就被耗尽了，”史密斯说。该研究是Mayo Illinois Alliance的一部分，伊利诺伊州的工程师直接与Mayo Clinic的临床医生和生物学家合作，以解决突出的医疗挑战。Mayo Clinic Biomarker Discovery Group正致力于开发基于FISH的肿瘤活检诊断，以提高癌症诊断的准确性，选择个性化治疗方案，并改善预后。开发QD-FISH方法是为了满足生物标记物组的这种需要，该组需要分析肿瘤细胞中的大量遗传变化，当用细针获得时，只有少量标本可用，这在前列腺癌中通常就是这种情况。 。

该研究由梅奥伊利诺伊州联盟，国立卫生研究院和国家科学基金会资助。该论文的完整标题是“具有紧凑量子点的增强型mRNA FISH”。除了史密斯之外，以下伊利诺伊州生物工程研究人员为这项工作做出了贡献：杨柳，Phuong Le，宋俊林，梁马和Suresh Sarkar。梅奥诊所的合作者包括：Farhad Kosari博士，Stephen Murphy，John Cheville和George Vasmatzis。