Visualización de órganos en 3D
Cartografía de alta resolución de la actividad enzimática en los tejidos
Ahora es posible obtener imágenes tridimensionales de alta resolución de la actividad enzimática en muestras de tejido u órganos enteros, gracias a moléculas de sonda que anclan tintes fluorescentes en el tejido al ser activadas por enzimas. El órgano cartografiado se hace transparente mediante un proceso de limpieza. Según informa un equipo japonés en la revista Angewandte Chemie, esto permitió visualizar las diferencias en la actividad de la aminopeptidasa N y los efectos de los inhibidores en riñones de ratón.
(c) Wiley-VCH
Las enzimas desempeñan un papel crucial en la regulación de las funciones fisiológicas, y una actividad enzimática anormal está relacionada con diversas afecciones patológicas. La actividad enzimática varía de un órgano a otro, así como dentro de las distintas regiones de un mismo órgano. Por tanto, sería muy útil obtener imágenes precisas de la actividad enzimática en los tejidos con una resolución espacial detallada. Por desgracia, no existen técnicas adecuadas. La obtención de imágenes de la actividad enzimática se realiza principalmente con sondas de fluorescencia. Sin embargo, la luz fluorescente apenas penetra en los tejidos, por lo que las muestras de mayor tamaño, como órganos enteros, no pueden cartografiarse en 3D. Un proceso conocido como "clearing" podría ayudar a solucionar este problema. El clearing es un proceso tradicional por el que las muestras de tejido se hacen muy transparentes con distintos disolventes y reactivos, manteniendo su estructura. Sin embargo, durante el lavado intensivo, las moléculas pequeñas, como las sondas fluorescentes, también se eliminan del tejido.
Un equipo dirigido por Shinsuke Sando, de la Universidad de Tokio, ha desarrollado un nuevo método para obtener imágenes tridimensionales de alta resolución de la actividad de una enzima en órganos completos y limpios. Como ejemplo eligieron la aminopeptidasa N (APN), una enzima que desdobla péptidos y desempeña un papel importante en diversos procesos fisiológicos, así como en el desarrollo de tumores. Su éxito se debió a una molécula sonda especialmente desarrollada que consta de un colorante fluorescente (BODIPY), una "unidad de anclaje" y un grupo aminoácido (alanina).
Si no hay APN activo, la sonda permanece inalterada y se elimina durante el proceso de limpieza del tejido. En las regiones del órgano con APN activa, la enzima separa el grupo aminoácido de la sonda, activando la unidad de anclaje. Ésta se une a las proteínas de la zona inmediata y ancla sólidamente la sonda fluorescente a la estructura tisular circundante para que no sea arrastrada. Esto permitió al equipo obtener mapas tridimensionales de alta resolución de la actividad de la APN con microscopía de fluorescencia en riñones enteros de ratón. Los investigadores pudieron incluso visualizar diferencias en la actividad de la APN en estructuras tubulares individuales dentro de los riñones.
El equipo también estudió los efectos de los inhibidores de la APN. Observaron patrones diferentes en la supresión de la fluorescencia entre el agente antitumoral experimental actinonina y otro inhibidor de la APN. Estas diferencias pueden deberse a diferencias en la absorción, el metabolismo y/o la farmacocinética. La nueva tecnología de imagen abre el camino a un método de evaluación imparcial para el desarrollo de fármacos que no pasa por alto fenómenos minúsculos que ocurren a nivel celular en órganos enteros.
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Publicación original
Bo Yi, Hiroyuki Yatabe, Daichi M. Sakamoto, Iori Tamura, Yutaro Saito, Naoki Yamada, Ruki Ashikaga, Masafumi Kuroda, Shimpei I. Kubota, Kazuki Tainaka, Shinsuke Sando; "Imaging Heterogeneous Patterns of Aminopeptidase N Activity in Hierarchical Tissue Structures Through High‐Resolution Whole‐Organ 3D Mapping"; Angewandte Chemie International Edition, 2025-4-14
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