Eric Schreiter și Luke Lavis, conducătorii grupului de cercetare Janelia, de la Institutul Medical Howard Hughes, au crezut că au reușit să dezvolte un mod de a combina biosenzorii pe bază de proteine speciale cu vopselele fluorescente, Janelia Fluor (JF). Acești senzori, care pot monitoriza semnale fiziologice și le pot evidenția în lumină roșu-închis, păreau să ofere posibilitatea de a realiza imagini în timp real în animale vii și de a urmări simultan mai multe semnale fiziologice – un lucru dificil de realizat cu senzorii existenți. Lumina de culoare roșu-închis pătrunde mai adânc în țesuturi decât alte lungimi de undă și oferă o culoare suplimentară în afara celor tipice, cum ar fi verde și roșu. “Totul a fost grozav și a fost fantastic și am fost fericiți—până când am încercat să folosim senzorii la animale și a eșuat lamentabil”, își amintește Schreiter. “A fost un tare neplăcut.”
Din fericire, Helen Farrants tocmai ajunsese la Janelia, pentru un postdoctorat, în laboratorul lui Schreiter, și a acceptat provocarea de a realiza biosenzori proteici pentru a îndeplini obiectivul inițial. Farrants a creat un nou mod de a face biosenzorii proteici și vopselele JF să colaboreze, permițând echipei să măsoare semnale fiziologice în animale vii. Primul lor senzor, denumit WHaloCaMP, poate detecta semnalele generate calciu, un element-cheie în comunicarea celulară, în muște de fructe, pești-zebră și șoareci. Tehnica poate fi extinsă pentru a crea senzori care să urmărească și alte semnale fiziologice, oferind biologilor o înțelegere mai profundă a modului în care celulele, țesuturile și organele colaborează pentru a îndeplini funcții esențiale. WHaloCaMP a fost prezentat într-un articol publicat în Nature Methods.
Echipa a avut nevoie de mai mult de un an pentru a găsi o modalitate de a combina biosenzorii proteici și vopselele JF. Farrants a adăugat un aminoacid numit triptofan în apropierea vopselei atașate de senzorul proteic. Prezența calciului schimbă forma proteinei, deplasând triptofanul departe de vopsea și permițând vopselei să devină fluorescentă. Tehnica a demonstrat că WHaloCaMP poate fi utilizat pentru a detecta simultan semnale diferite în animale vii. Echipa lucrează acum la versiuni îmbunătățite ale senzorului și colaborează cu biologi pentru a dezvolta senzori și pentru alte semnale fiziologice. Posibilitatea de a vedea aceste semnale fiziologice la animalele vii ar putea oferi biologilor o nouă perspectivă asupra modului în care celulele, țesuturile și organele lucrează împreună pentru a îndeplini funcții importante.
În prezent echipa de cercetători lucrează pentru a dezvolta o versiune îmbunătățită a WHaloCaMP. De asemenea, împreună cu biologii de la Janelia lucrează pentru a utiliza noua strategie pentru a dezvolta senzori pentru detectarea altor semnale fiziologice și pentru a crea senzori cu coloranți JF suplimentari.
