Development and characterization of FI 7500: a novel near-infrared dye for in vitro and in vivo cell labeling
Cet article présente le développement et la caractérisation complète du FI 7500, un nouveau colorant proche infrarouge qui sert d'alternative polyvalente et fiable à la bioluminescence pour visualiser la morphologie cellulaire dans des cultures en 2D/3D et suivre la croissance tumorale et les métastases in vivo avec une stabilité à long terme et un impact minimal sur la viabilité cellulaire.
Article original sous licence CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Ceci est une explication générée par l'IA d'un preprint qui n'a pas été évalué par des pairs. Ce n'est pas un avis médical. Ne prenez pas de décisions de santé basées sur ce contenu. Lire la clause de non-responsabilité complète
Les scientifiques comptent depuis longtemps sur une astuce simple pour voir l'invisible : ils peignent les cellules avec des colorants fluorescents. En attachant une étiquette fluorescente à une cellule vivante, les chercheurs peuvent observer cette cellule se déplacer, se diviser et interagir avec ses voisines sous un microscope. Pendant des décennies, ces peintures ont été limitées à la lumière visible, comme les couleurs de l'arc-en-ciel, qui se dispersent facilement lorsqu'on tente de regarder profondément à l'intérieur d'un corps vivant. Pour voir plus profondément, les scientifiques se sont tournés vers une autre partie du spectre : l'infrarouge proche. Cette lumière invisible traverse la peau et les tissus beaucoup plus facilement que les couleurs visibles, agissant comme une lampe de poche capable de briller à travers un brouillard épais. Cependant, l'utilisation de cette lumière à l'intérieur d'un animal vivant a traditionnellement nécessité un contournement complexe. Les chercheurs devaient généralement modifier génétiquement les cellules pour qu'elles produisent leur propre lumière, un processus qui implique l'insertion de gènes étrangers, puis l'administration aux animaux d'un substrat chimique spécial chaque fois qu'ils voulaient prendre une photo. Cette méthode est coûteuse, chronophage et peut modifier le comportement des cellules.
Une équipe de chercheurs s'est donné pour mission de trouver une méthode plus simple. Ils voulaient tester un nouveau colorant prêt à l'emploi appelé FI 7500, qui brille dans la gamme de l'infrarouge proche sans nécessiter de modification génétique des cellules. L'objectif était de voir si ce colorant pouvait adhérer aux cellules, rester brillant à l'intérieur d'un animal vivant, et permettre aux scientifiques de suivre le trajet de ces cellules, le tout sans le tracas du génie génétique ou des injections chimiques répétées. En cas de succès, cela offrirait une alternative directe pour observer comment les cellules se déplacent dans le corps, de la surface de la peau jusqu'à l'intérieur des organes profonds.
Les chercheurs ont commencé par tester le comportement du colorant dans une boîte de Petri. Ils ont mélangé le colorant avec divers types de cellules humaines et de souris, observant attentivement pour s'assurer qu'il ne nuisait pas aux cellules. Ils ont constaté qu'à une concentration spécifique et faible, le colorant était sûr et commençait à briller en trente minutes. Sous le microscope, le colorant ne se contentait pas de recouvrir l'extérieur de la cellule ; il se déposait spécifiquement à l'intérieur du réticulum endoplasmique, un réseau de tubes et de sacs qui agit comme une usine et un système de transport au sein du cytoplasme de la cellule. Parce que le colorant remplissait ce réseau interne, il éclairait toute la forme de la cellule, y compris les extensions longues et fines, tout en laissant le noyau central sombre. Cela fournissait une carte claire et détaillée de la structure cellulaire. L'équipe a également testé le colorant sur des sphères de cellules en trois dimensions, appelées sphéroïdes, qui imitent la façon dont les cellules s'agglutinent dans les tissus réels. Dans les sphéroïdes vivants et non modifiés, le colorant pouvait voir assez profondément pour montrer la structure interne de petits amas. Lorsque les sphéroïdes étaient fixés et traités avec un agent de clarification spécial pour les rendre transparents, le colorant pouvait pénétrer encore plus profondément, révélant l'intérieur de plus grands amas.
Passant de la boîte de Petri au monde vivant, l'équipe a injecté des cellules marquées avec ce colorant dans des souris pour voir combien de temps l'éclat durerait. Dans une expérience, ils ont placé les cellules marquées sous la peau de souris. Le colorant est resté brillant et visible pendant trois semaines, permettant aux chercheurs de suivre la croissance des cellules à mesure qu'elles formaient des tumeurs. Curieusement, la zone lumineuse ne grandissait pas à mesure que la tumeur se développait ; au lieu de cela, la lumière restait concentrée à l'endroit d'origine tandis que la tumeur s'étendait autour d'elle. Cela a indiqué aux scientifiques que, bien que le colorant soit excellent pour suivre l'origine des cellules, il ne pouvait pas être utilisé pour mesurer la taille d'une tumeur en croissance simplement en regardant la lumière. Cependant, le colorant n'a pas empêché la croissance des cellules, prouvant qu'il était sûr pour les animaux.
Dans une seconde expérience, l'équipe a injecté les cellules marquées directement dans la circulation sanguine de souris pour voir s'ils pouvaient suivre le voyage des cellules. Ces cellules étaient connues pour s'installer naturellement dans les poumons. En quelques heures, les chercheurs pouvaient clairement voir les cellules brillantes s'accumuler dans les poumons, confirmant que le colorant restait attaché et suffisamment brillant pour suivre le parcours des cellules. Cela fonctionnait tout aussi bien que la méthode traditionnelle utilisant des cellules génétiquement modifiées, mais sans le besoin de modifications génétiques complexes ou d'injections répétées de produits chimiques. L'étude conclut que ce nouveau colorant est un outil fiable pour observer le mouvement et l'installation des cellules à l'intérieur d'un corps vivant. Il offre une méthode pratique et moins invasive pour étudier la migration et la métastase cellulaire, supprimant les barrières du génie génétique et offrant aux chercheurs une vue plus claire et plus directe du comportement des cellules en temps réel.
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