Visualização de órgãos em 3D
Mapeamento de alta resolução da atividade enzimática nos tecidos
É agora possível obter imagens tridimensionais de alta resolução da atividade enzimática em amostras de tecidos ou órgãos inteiros - graças a moléculas de sonda que ancoram corantes fluorescentes no tecido à medida que são activados por enzimas. O órgão que está a ser mapeado é tornado transparente através de um processo de limpeza. Como relatado por uma equipa japonesa na revista Angewandte Chemie, isto permitiu a visualização de diferenças na atividade da aminopeptidase N e os efeitos dos inibidores nos rins dos ratos.
(c) Wiley-VCH
As enzimas desempenham um papel crucial na regulação das funções fisiológicas e uma atividade enzimática anormal está relacionada com uma variedade de condições patológicas. A atividade enzimática varia de órgão para órgão, bem como dentro de diferentes regiões de um mesmo órgão. Seria, portanto, informativo obter imagens precisas da atividade enzimática nos tecidos com uma resolução espacial detalhada. Infelizmente, não existem técnicas adequadas. A imagiologia da atividade enzimática é efectuada principalmente com sondas de fluorescência. No entanto, a luz fluorescente quase não penetra nos tecidos, pelo que amostras maiores, como órgãos inteiros, não podem ser mapeadas em 3D. Um processo conhecido como "clearing" poderia ajudar a resolver este problema. A limpeza é um processo tradicional através do qual as amostras de tecido são tornadas altamente transparentes com diferentes solventes e reagentes, mantendo a sua estrutura. No entanto, durante a lavagem intensiva, pequenas moléculas, como as sondas fluorescentes, também são eliminadas do tecido.
Uma equipa liderada por Shinsuke Sando, da Universidade de Tóquio, desenvolveu agora um novo método para obter imagens da atividade de uma enzima em 3D de alta resolução em órgãos inteiros e limpos. Como exemplo, escolheram a aminopeptidase N (APN), uma enzima de divisão de péptidos que desempenha um papel importante em vários processos fisiológicos, bem como no desenvolvimento de tumores. O seu sucesso deveu-se a uma molécula de sonda especialmente desenvolvida que consiste num corante fluorescente (BODIPY), uma "unidade de ancoragem" e um grupo de aminoácidos (alanina).
Se não estiver presente nenhuma APN ativa, a sonda permanece inalterada e é lavada durante o processo de limpeza do tecido. Nas regiões do órgão com APN ativa, a enzima divide o grupo aminoácido da sonda, activando a unidade de ancoragem. Esta liga-se a proteínas na área imediata e ancora solidamente a sonda fluorescente à estrutura do tecido circundante, para que não seja lavada. Isto permitiu à equipa obter mapas tridimensionais de alta resolução da atividade da APN com microscopia de fluorescência em rins inteiros de ratinhos. Os investigadores conseguiram mesmo visualizar diferenças na atividade da APN em estruturas tubulares individuais dentro dos rins.
A equipa também estudou os efeitos dos inibidores da APN. Observaram padrões diferentes na supressão da fluorescência entre o agente antitumoral experimental actinonina e outro inibidor da APN. Estas diferenças podem resultar de diferenças na absorção, metabolismo e/ou farmacocinética. A nova tecnologia de imagem abre caminho a um método de avaliação imparcial para o desenvolvimento de medicamentos que não ignora fenómenos minúsculos que ocorrem a nível celular em órgãos inteiros.
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Publicação 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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