Onderzoekers hebben een baanbrekende methode ontwikkeld om tegelijkertijd DNA en RNA in levende cellen in beeld te brengen met behulp van onschadelijk infrarood tot nabij-infrarood licht. Deze doorbraak, een samenwerking tussen het National Institute for Materials Science (NIMS), Nagoya University, Gifu University en de University of Adelaide, belooft een revolutie teweeg te brengen in de vroege ziektedetectie en onderzoeken naar cellulaire veroudering. De bevindingen, gepubliceerd in Science Advances, overwinnen de belangrijkste beperkingen van de huidige celbeeldvormingstechnieken.
De uitdaging met bestaande methoden
Traditionele celbeeldvorming heeft moeite om de vroegste stadia van cellulaire schade die aan veroudering of ziekte voorafgaan nauwkeurig te volgen. De huidige methoden zijn vaak gebaseerd op ultraviolet zichtbaar (UV-vis) licht, dat cellen kan beschadigen en de resultaten kan vertekenen. Ze missen ook de gevoeligheid om subtiele veranderingen in de cellulaire toestand te onderscheiden, wat leidt tot vertraagde diagnoses en onvolledig begrip van de behandeleffecten. Er was dringend behoefte aan een universele, niet-toxische beeldvormingsaanpak.
Een doorbraak met dubbel licht
Het onderzoeksteam bereikte gelijktijdige DNA- en RNA-visualisatie door gebruik te maken van twee verschillende soorten onschadelijk excitatielicht. Ze combineerden dit met speciaal ontworpen fluorescerende kleurstofsondes (N-heteroaceenkleurstoffen) die selectief binden aan DNA en RNA. Deze dual-imaging-benadering zorgt voor ongekend inzicht in de cellulaire gezondheid.
De belangrijkste bevindingen zijn onder meer:
- Verbeterde gevoeligheid: RNA-beeldvorming bleek effectiever in het voorspellen van vroege celbeschadiging en veroudering dan traditionele methoden.
- Uitgebreide monitoring: De methode maakt nauwkeurige detectie van alle vier stadia van celdood mogelijk, waardoor een compleet beeld ontstaat van het lot van de cellen.
- Niet-giftige aanpak: Het gebruik van infrarood tot nabij-infraroodlicht zorgt voor minimale schade aan levende cellen, waardoor het ideaal is voor langdurige monitoring.
Implicaties voor diagnostiek en ontdekking van geneesmiddelen
Deze nieuwe methode overwint de beperkingen van bestaande beeldvormingssystemen door toestandsovergangen van één cel in realtime te visualiseren. Het vermogen om subtiele veranderingen in DNA en RNA te volgen maakt een ultravroege detectie van cellulaire schade mogelijk, mogelijk jaren voordat de symptomen zich manifesteren.
Toepassingen omvatten:
- Niet-giftige live-celdiagnostiek: Bewaking van de cellulaire gezondheid zonder het monster te beschadigen.
- High-Throughput Drug Screening: Snelle beoordeling van de werkzaamheid van nieuwe therapieën.
- Gepersonaliseerde geneeskunde: Behandelingen op maat maken op basis van individuele cellulaire reacties.
Vooruitkijken: het detecteren van toestanden van vóór de ziekte
Het onderzoeksteam is van plan deze methode uit te breiden naar levende organismen, met als doel technieken te ontwikkelen voor vroege ziektedetectie en nauwkeurige medische strategieën. Uiteindelijk hopen ze technologieën te ontwikkelen die in staat zijn een toestand van vóór de ziekte te identificeren – een punt waarop cellulaire drift duidt op een dreigende achteruitgang van de gezondheid.
“Deze aanpak zou ons in staat kunnen stellen om in te grijpen voordat onomkeerbare schade optreedt, waardoor de ziekteprogressie mogelijk volledig kan worden voorkomen.” — Hoofdonderzoeker
Deze doorbraak vertegenwoordigt een belangrijke stap in de richting van proactieve gezondheidszorg, waarbij vroegtijdige cellulaire monitoring preventieve interventies begeleidt. Door de vroegste tekenen van cellulaire nood te visualiseren, belooft deze methode de manier waarop we ziektedetectie en -behandeling benaderen opnieuw te definiëren
