Des scientifiques améliorent le contraste dans l'imagerie non invasive des cellules cancéreuses, rapporte NUST MISIS
MOSCOU, 17 mai 2021 /PRNewswire/ -- Une équipe de recherche russo-allemande a mis au point une nouvelle technique d'imagerie par résonance magnétique des cellules cancéreuses. L'étude, publiée dans Pharmaceutics [https://www.mdpi.com/1999-4923/13/3/397/htm], montre que l'expression hétérologue des systèmes d'encapsuline provenant de Quasibacillus thermotolerans avec des protéines cargo fonctionnelles et un transporteur de fer entraîne une augmentation du contraste dans l'imagerie IRM de cellules tumorales de mammifères.
À l'heure actuelle, la principale méthode d'imagerie des cellules vivantes est l'étiquetage direct des cellules à l'aide d'une sonde ou d'un agent de contraste avant la transplantation. Cependant, tout agent de contraste synthétique pour l'étiquetage des cellules présente un inconvénient majeur : il se dilue à mesure que les cellules se divisent, ce qui entraîne la perte du signal après plusieurs cycles de divisions. En revanche, les rapporteurs génétiquement codés se propagent aux cellules filles avec chaque division cellulaire. De plus, leur signal est sélectif pour les cellules viables.
La ferritine, une protéine sanguine qui contient du fer, est l'agent génétiquement codé le plus étudié à ce jour. Cependant, les performances de la ferritine en IRM sont limitées par ses faibles propriétés magnétiques et sa structure très conservatrice.
« L'une des approches les plus prometteuses repose sur l'expression hétérologue des nanocompartiments de protéines bactériennes, les encapsulines, dans les cellules de mammifères. Les encapsulines peuvent servir d'étiquettes contrôlées génétiquement pour la détection multimodale des cellules. Elles peuvent accueillir diverses molécules hôtes à l'intérieur de leur lumière. Il s'agit notamment de protéines fluorescentes ou d'enzymes ayant une activité de ferroxidase », déclare Maxim Abakumov, responsable du laboratoire nanomatériaux biomédicaux NUST MISIS, chercheur principal au département de nanobiotechnologie médicale, Université nationale russe de recherche médicale de N.I. Pirogov.
Une équipe de scientifiques de NUST MISIS, du Centre national de recherche médicale V. Serbsky, de l'Université nationale russe de recherche médicale de N.I. Pirogov, de l'Université technique de Munich et du Centre Helmholtz de Munich ont mis en oeuvre, pour la première fois, l'expression hétérologue de systèmes d'encapsuline provenant de Quasibacillus thermotolerans en utilisant une protéine rapporteur fluorescente et une ferroxidase dans des cellules de carcinome hépatocellulaire humain. L'expression génique est le processus par lequel l'information provenant d'un gène est utilisée dans la synthèse d'un produit génique fonctionnel qui lui permet de produire des produits finaux, des protéines ou de l'ARN non codant. Les chercheurs ont chargé la nanocoquille avec la cargaison de ferroxidase naturelle provenant de Q. thermotolerans et une protéine cargo fluorescente synthétique dérivée de mScarlet-I. L'expression réussie de nanocompartiments d'encapsuline auto-assemblés avec des protéines cargo fonctionnelles a ensuite été confirmée par microscopie à fluorescence et microscopie électronique à transmission. De plus, la coexpression des nanocoquilles d'encapsuline, de la cargaison de ferroxidase et du transporteur de fer a entraîné une augmentation du contraste dans l'imagerie par résonance magnétique des cellules cancéreuses.
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