Artık doku örneklerinde veya bütün organlarda enzim aktivitesinin üç boyutlu, yüksek çözünürlüklü görüntülerini elde etmek mümkündür-enzimler tarafından aktive edildiği gibi doku içinde floresan boyaları sabitleyen molekülleri araştırması için teşekkürler. Haritalanan organ bir temizleme işlemi ile şeffaf hale getirilir.
Bir Japon ekibinin dergide bildirdiği gibi Angewandte Chemie International Editionbu aminopeptidaz N aktivitesindeki farklılıkların ve fare böbreklerindeki inhibitörlerin etkilerinin görselleştirilmesine izin verdi.
Enzimler fizyolojik fonksiyonların düzenlenmesinde önemli bir rol oynar ve anormal enzim aktivitesi çeşitli patolojik durumlarla ilişkilidir. Enzim aktivitesi, organdan organa ve tek bir organın farklı bölgelerinde değişir. Bu nedenle, ayrıntılı uzamsal çözünürlüğe sahip dokularda enzim aktivitesinin kesin görüntülenmesi bilgilendirici olacaktır. Ne yazık ki, uygun teknikler eksiktir.
Enzim aktivitesinin görüntülenmesi esas olarak floresan probları ile gerçekleştirilir. Bununla birlikte, floresan ışığı dokulara zar zor nüfuz eder, bu nedenle tüm organlar gibi daha büyük numuneler 3D olarak eşlenemez. Temizleme olarak bilinen bir süreç buna yardımcı olabilir. Temizleme, yapılarını korurken doku örneklerinin farklı çözücüler ve reaktiflerle yüksek şeffaf hale getirildiği geleneksel bir süreçtir. Bununla birlikte, yoğun yıkama sırasında, floresan problar gibi küçük moleküller de dokudan yıkanır.
Tokyo Üniversitesi’nde Shinsuke Sando liderliğindeki bir ekip, tüm temizlenmiş organlarda yüksek çözünürlüklü 3D’de bir enzimin aktivitesini görüntülemek için yeni bir yöntem geliştirdi. Örnek olarak, çeşitli fizyolojik süreçlerde ve tümörlerin gelişiminde önemli bir rol oynayan peptit bölünen bir enzim olan aminopeptidaz N’yi (APN) seçtiler. Başarıları, bir floresan boya (Bodipy), bir “ankraj ünitesi” ve bir amino asit grubundan (alanin) oluşan özel olarak geliştirilen bir prob molekülünden kaynaklanıyordu.
Aktif APN yoksa, prob değişmeden kalır ve doku temizleme işlemi sırasında durulanır. Aktif APN ile organın bölgelerinde, enzim amino asit grubunu probtan ayırarak ankraj ünitesini aktive eder. Bu, hemen bölgedeki proteinlere bağlanır ve floresan probunu çevreleyen doku yapısına sağlam bir şekilde sabitler, böylece yıkanmaz.
Bu, ekibin tüm fare böbreklerinde floresan mikroskopisi ile yüksek çözünürlüklü, 3D APN aktivitesi haritaları elde etmesini sağladı. Araştırmacılar, böbrekler içindeki bireysel tübüler yapılarda APN aktivitesindeki farklılıkları bile görebildiler.
Ekip ayrıca APN inhibitörlerinin etkilerini inceledi. Deneysel antitümör ajanı actinonin ve başka bir APN inhibitörü arasında floresansın baskılanmasında farklı paternler gözlemlediler. Bu farklılıklar emilim, metabolizma ve/veya farmakokinetik farklılıklarından kaynaklanabilir.
Yeni görüntüleme teknolojisi, tüm organlarda hücresel düzeyde meydana gelen küçük fenomenleri göz ardı etmeyen ilaç geliştirme için tarafsız bir değerlendirme yönteminin yolunu açar.
