Un sensore Aptamero-based per Unchelated gadolinio (III)

La crescente importanza della risonanza magnetica (MRI) nella diagnosi clinica, che è limitata dalla sensibilità intrinseca della tecnica, ha portato alla rapida crescita della ricerca per lo sviluppo di nuovi agenti di contrasto a base di gadolinio (GBCAs) ^1. GBCAs sono molecole che vengono somministrati per migliorare la qualità dell'immagine, e che in genere hanno la struttura chimica di uno ione trivalente gadolinio (Gd ³⁺⁾ coordinato ad un ligando polidentato. Questa complessazione è di importanza critica come unchelated Gd ³⁺ è tossico; essa è stata implicata nello sviluppo di fibrosi sistemica nefrogenica in alcuni pazienti con malattia renale o insufficienza ^2. Di conseguenza, rilevando lo ione libero acquosa è fondamentale per garantire la sicurezza dei GBCAs. La presenza di unchelated Gd ³⁺ nelle soluzioni GBCA spesso è il risultato di una reazione incompleta tra il ligando e lo ione, la dissociazione del complesso, o displacement da altri cationi metallici biologiche ^3.

Tra le varie tecniche attualmente utilizzate per la determinazione della presenza di Gd ^3+, quelli che usano cromatografia e / o spettrometria grado più alto in termini di versatilità e applicabilità ^4. Tra i loro punti di forza sono l'alta sensibilità e precisione, la capacità di analizzare diverse matrici di campioni (compresi siero umano ^5, urine e capelli ^6, acque di scarico ⁷ e contrasto agente formulazioni ^8), e la quantificazione simultanea di più ³⁺ complessi di Gd (una scheda di studi prima al 2013 è descritto in una revisione completa da Telgmann et al.) ^4. L'unico inconveniente è che molti di questi metodi richiedono strumentazioni (come la spettrometria di massa al plasma accoppiato induttivamente) ⁴ che alcuni laboratori non possono avere accesso. Nel contesto della nuova scoperta GBCA alla ricerca e livelli proof-of-concept, arMetodo elatively più conveniente, rapida e conveniente spettroscopica basata (come l'assorbimento UV-Vis o fluorescenza) può servire come una valida alternativa. Con queste applicazioni in mente, un sensore di aptameri a base acquosa fluorescente per Gd ³⁺ è stato sviluppato ^9.

Il aptameri (Gd-aptamero) è una lunga molecola di DNA a singolo filamento 44-base con una specifica sequenza di basi che è stata isolata attraverso il processo di evoluzione sistematica dei ligandi di arricchimento esponenziale (SELEX) ^9. Per adattare l'aptamero in un sensore fluorescente, un fluoroforo è attaccato al terminale 5 'del filamento, che viene quindi ibridato con un filamento di tempra (QS) con 13 basi complementari (Figura 1). Il QS è etichettato con una molecola quencher scuro al 'capolinea 3. In assenza di Gd ^3+, il sensore (Gd-sensore), costituito da un rapporto 1: 2 moli di Gd-aptamero e QS rispettivamente avrà emissione di fluorescenza minima dovuta ttrasferimento di energia o dal fluoroforo alla quencher. L'aggiunta di soluzione acquosa di Gd ³⁺ sposterà QS dal Gd-aptamer, con un conseguente aumento di emissione di fluorescenza.

Figura 1. Il sensore (Gd-sensore) che consiste nella aptamer 44-passo lungo (Gd-aptamero) codificata con fluoresceina (un fluoroforo) e il 13-passo lungo tempra filamento (QS) contrassegnati con DABCYL (un quencher scuro) . In assenza di unchelated Gd ^3+, la fluorescenza del sensore è minima. Con l'aggiunta di Gd ^3+, spostamento del QS si verifica e si osserva un aumento di emissione di fluorescenza. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Vi è attualmente, quello comunemente usato metodo spettroscopico-based per rilevareing acquosa ³⁺ Gd. Questo saggio utilizza arancione xilenolo molecola, che subisce uno spostamento della lunghezza d'onda massima assorbimento dai 433 ai 573 nm su di chelazione allo ione ^10. Il rapporto tra queste due assorbanza massimi può essere utilizzato per quantificare la quantità di unchelated Gd ^3+. Il sensore aptamero è un'alternativa (può anche essere complementari) al dosaggio xilenolo arancio, come i due metodi hanno le condizioni di reazione (come il pH e la composizione delle soluzioni tampone utilizzato), selettività bersaglio, gamme lineari di quantificazione, e le modalità di rilevamento ^9.