Un capteur basé aptamère pour non chélaté Gadolinium (III)

L'importance croissante de l' imagerie par résonance magnétique (IRM) dans le diagnostic clinique, qui est limitée par la sensibilité inhérente de la technique, a entraîné la croissance rapide de la recherche dans le développement de nouveaux agents de contraste à base de gadolinium (GBCAs) ^1. GBCAs sont des molécules qui sont administrés pour améliorer la qualité de l' image, et ils ont généralement la structure chimique d'un ion trivalent de gadolinium (Gd ³⁺⁾ coordonné à un ligand polydenté. Cette complexation est d' une importance critique que non chélaté Gd ³⁺ est toxique; elle a été impliquée dans le développement d' une fibrose néphrogénique systémique chez certains patients souffrant d'une maladie rénale ou une insuffisance ^2. Par conséquent, la détection de l'ion libre aqueuse contribue à assurer la sécurité des GBCAs. La présence de non chélaté Gd ³⁺ dans des solutions GBCA est souvent le résultat d'une réaction incomplète entre le ligand et l'ion, la dissociation du complexe, ou déplacement par d' autres cations métalliques biologiques ^3.

Parmi les différentes techniques actuellement utilisées pour déterminer la présence de Gd ^3+, ceux qui comptent sur la chromatographie et / ou spectrométrie de rang le plus élevé en termes de polyvalence et l' applicabilité ^4. Parmi les points forts sont une grande sensibilité et la précision, la capacité d'analyser différentes matrices d'échantillons (y compris le sérum humain ^5, l' urine et les cheveux ^6, les eaux usées ^7, et des formulations d'agent de contraste ^8), et la quantification simultanée de plusieurs ³⁺ complexes Gd (une liste des études avant 2013 est décrite dans un examen complet par Telgmann et al.) ^4. Le seul inconvénient est que plusieurs de ces méthodes nécessitent instrumentations (telles que la spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif) ⁴ que certains laboratoires ne peuvent pas avoir accès. Dans le contexte de nouvelle découverte GBCA à la recherche et les niveaux de preuve de concept, arProcédé basé spectroscopique-elatively plus commode, rapide et économique (par exemple, l'absorption UV-visible ou de fluorescence) peut servir comme une alternative intéressante. Avec ces applications à l' esprit, un capteur à base d'aptamères-fluorescent pour aqueuse Gd ³⁺ a été développé ^9.

L'aptamère (Gd-aptamère) est une longue molécule d'ADN simple brin 44-base avec une séquence spécifique de bases qui a été isolé à travers le processus d'évolution systématique de ligands par enrichissement exponentiel (SELEX) ^9. Afin d' adapter l'aptamère dans un capteur fluorescent, un fluorophore est attaché à l'extrémité 5 'du brin, qui est ensuite hybridée avec un brin de trempe (QS) par l' intermédiaire de 13 bases complémentaires (figure 1). QS est marquée avec une molécule de désactivateur noir à l'extrémité terminale 3 '. En l'absence de Gd ^3+, le capteur (Gd-capteur), composé d'un rapport 1: Gd-aptamère et QS taupe 2 respectivement, auront un minimum d' émission de fluorescence due to le transfert d'énergie à partir du fluorophore à l'agent de neutralisation. L'addition d' une solution aqueuse Gd ³⁺ va déplacer le QS à partir du Gd-aptamère, ce qui entraîne une augmentation de l' émission de fluorescence.

Figure 1. Le capteur (Gd-capteur) qui se compose de l'aptamère 44-base longue (Gd-aptamère) marqué avec de la fluorescéine (un fluorophore) et le 13-base à long trempe brin (QS) marqués avec dabcyl (un quencher foncé) . En l'absence de Gd3 ⁺ non chélaté, la fluorescence de la sonde est minime. Avec addition de Gd ^3+, le déplacement du QS se produit et une augmentation de l' émission de fluorescence est observée. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Il est à l'heure actuelle, une méthode basée sur spectroscopique communément utilisé pour détectertion aqueuse ³⁺ Gd. Cet essai utilise la molécule xylénol orange, qui subit un changement de la longueur d' onde d'absorption maximale de 433 à 573 nm lors de la chélation de l'ion ^10. Le rapport de ces deux maxima d' absorbance peut être utilisée pour quantifier la quantité de non chélaté Gd ^3+. Le capteur de l'aptamère est une alternative (peut aussi être complémentaire) pour le dosage xylénol orange, alors que les deux méthodes ont différentes conditions de réaction (telles que le pH et la composition des solutions tampons utilisées), les sélectivités cibles, les plages linéaires de quantification et les modalités de détection ^9.