Il est désormais possible d'obtenir des images tridimensionnelles à haute résolution de l'activité enzymatique dans des échantillons de tissus ou des organes entiers – qui pour sonder les molécules qui ancrent des colorants fluorescents dans les tissus car ils sont activés par des enzymes. L'organe cartographié est rendu transparent par un processus de compensation.
En tant qu'équipe japonaise rapportée dans le journal Édition internationale d'Angewandte ChemieCela a permis de visualiser les différences dans l'activité de l'amipeptidase N et les effets des inhibiteurs dans les reins de souris.
Les enzymes jouent un rôle crucial dans la régulation des fonctions physiologiques et l'activité enzymatique anormale est liée à une variété de conditions pathologiques. L'activité enzymatique varie d'un organe à l'autre, ainsi que dans différentes régions d'un seul organe. Il serait donc informatif d'obtenir une imagerie précise de l'activité enzymatique dans les tissus avec une résolution spatiale détaillée. Malheureusement, des techniques appropriées font défaut.
L'imagerie de l'activité enzymatique est principalement réalisée avec des sondes de fluorescence. Cependant, la lumière fluorescente pénètre à peine des tissus, donc des échantillons plus gros comme les organes entiers ne peuvent pas être cartographiés en 3D. Un processus connu sous le nom de compensation pourrait aider à cela. La compensation est un processus traditionnel par lequel les échantillons de tissus sont rendus très transparents avec différents solvants et réactifs tout en maintenant leur structure. Cependant, pendant le lavage intensif, de petites molécules comme les sondes fluorescentes sont également emportées par le tissu.
Une équipe dirigée par Shinsuke Sando à l'Université de Tokyo a maintenant développé une nouvelle méthode pour l'imagerie de l'activité d'une enzyme en 3D haute résolution dans des organes entiers et nettoyés. À titre d'exemple, ils ont choisi l'amipeptidase N (APN), une enzyme époustouflante des peptides qui joue un rôle important dans divers processus physiologiques ainsi que dans le développement de tumeurs. Leur succès était dû à une molécule de sonde spécialement développée qui se compose d'un colorant fluorescent (BODIPY), d'une «unité d'ancrage» et d'un groupe d'acides aminés (alanine).
Si aucun APN actif n'est présent, la sonde reste inchangée et est rincée pendant le processus de nettoyage des tissus. Dans les régions de l'organe avec APN actif, l'enzyme partage le groupe d'acides aminés de la sonde, activant l'unité d'ancrage. Cela s'attache aux protéines dans la zone immédiate et ancre solidement la sonde fluorescente à la structure tissulaire environnante afin qu'elle ne soit pas emportée.
Cela a permis à l'équipe d'obtenir des cartes 3D à haute résolution de l'activité APN avec microscopie à fluorescence dans des reins de souris entiers. Les chercheurs ont même pu visualiser les différences d'activité APN dans les structures tubulaires individuelles dans les reins.
L'équipe a également étudié les effets des inhibiteurs de l'APN. Ils ont observé différents modèles dans la suppression de la fluorescence entre l'agent antitumoral expérimental actinonine et un autre inhibiteur d'APN. Ces différences peuvent résulter de différences d'absorption, de métabolisme et / ou de pharmacocinétique.
La nouvelle technologie d'imagerie ouvre la voie à une méthode d'évaluation impartiale pour le développement de médicaments qui ne néglige pas de minuscules phénomènes qui se produisent au niveau cellulaire dans des organes entiers.
