來自伊利諾伊大學厄巴納 - 香檳分校和梅奧診所的一組研究人員設計了一種新型分子探針，可以在沒有有機染料的情況下測量和計數(shù)細胞和組織中的RNA。該探針基于傳統(tǒng)的熒光原位雜交(FISH)技術，但它依賴于緊湊的量子點來照射分子和患病細胞而不是熒光染料。

在過去的50年里，F(xiàn)ISH已經(jīng)發(fā)展成為一個價值數(shù)十億美元的產(chǎn)業(yè)，因為它可以有效地對單個細胞中的DNA和RNA進行成像和計數(shù)。然而，由于染料的微妙性質(zhì)，F(xiàn)ISH有其局限性。例如，染料迅速劣化并且在三維成像方面不是很好。此外，傳統(tǒng)的FISH一次只能讀出幾個RNA或DNA序列。“通過用量子點代替染料，沒有任何穩(wěn)定性問題，我們可以計算出比以前更高保真度的大量RNA，”生物工程副教授兼研究團隊成員安德魯史密斯說?！按送?，我們發(fā)現(xiàn)了細胞中分子標記大小的基本限制，揭示了細胞分析的新設計規(guī)則?！?br/>

在他們于2018年10月26日出版的最新論文中，史密斯和他的團隊在Nature Communications的在線版中確定了量子點的最佳尺寸，以便有效地使用FISH協(xié)議。這一發(fā)現(xiàn)使基于量子點的FISH與目前用有機染料獲得的標記精度相匹配。該團隊創(chuàng)造了獨特的量子點，由鋅，硒，鎘和汞合金制成，并涂有聚合物。“點的核心決定了發(fā)射的波長，而外殼決定了發(fā)出多少光，”史密斯說，他還隸屬于Micro +納米技術實驗室，卡爾伊利諾伊醫(yī)學院和材料科學系。和伊利諾伊大學的工程學院。

這些點可以發(fā)射顏色而與粒子的大小無關，而傳統(tǒng)的量子點不是這種情況。這些點也足夠小(7納米)，以適應可在蛋白質(zhì)和細胞中的DNA之間操縱的探針，使其在尺寸上與傳統(tǒng)FISH探針中使用的染料更具可比性。在HeLa細胞和前列腺癌細胞的實驗中，研究人員發(fā)現(xiàn)基于染料的FISH細胞計數(shù)在幾分鐘內(nèi)迅速下降。基于量子點的FISH方法提供長期發(fā)光以允許RNA計數(shù)超過10分鐘，使得可以獲得3D細胞成像。

“這很重要，因為細胞和組織的圖像是按照切片順序獲得的，因此后來用染料標記的切片在被成像之前就被耗盡了，”史密斯說。該研究是Mayo Illinois Alliance的一部分，伊利諾伊州的工程師直接與Mayo Clinic的臨床醫(yī)生和生物學家合作，以解決突出的醫(yī)療挑戰(zhàn)。Mayo Clinic Biomarker Discovery Group正致力于開發(fā)基于FISH的腫瘤活檢診斷，以提高癌癥診斷的準確性，選擇個性化治療方案，并改善預后。開發(fā)QD-FISH方法是為了滿足生物標記物組的這種需要，該組需要分析腫瘤細胞中的大量遺傳變化，當用細針獲得時，只有少量標本可用，這在前列腺癌中通常就是這種情況。 。

該研究由梅奧伊利諾伊州聯(lián)盟，國立衛(wèi)生研究院和國家科學基金會資助。該論文的完整標題是“具有緊湊量子點的增強型mRNA FISH”。除了史密斯之外，以下伊利諾伊州生物工程研究人員為這項工作做出了貢獻：楊柳，Phuong Le，宋俊林，梁馬和Suresh Sarkar。梅奧診所的合作者包括：Farhad Kosari博士，Stephen Murphy，John Cheville和George Vasmatzis。