Senzorul biosensibil de lactat roșu deschide calea pentru monitorizarea simultană a metabolismului și activității neuronale
Un grup de cercetători de la Academia Sinica și Universitatea Națională din Taiwan, împreună cu colaboratori internaționali, a realizat un biosenzor fluorescent de înaltă performanță pentru lactat, denumit R-eLACCO2. Acest nou biosenzor permite vizualizarea în timp real a variațiilor nivelurilor de lactat în organisme vii, fiind utilizat în combinație cu un biosenzor fluorescent verde, ceea ce deschide noi posibilități pentru înțelegerea interacțiunii dintre metabolism și activitatea cerebrală. Studiul a fost publicat în revista Nature Communications.
REDEFINIREA ROLULUI LACTATULUI
De-a lungul decadelor, lactatul a fost considerat un simplu produs secundar al descompunerii glucozei, cunoscut pentru provocarea oboselii musculare în timpul exercițiilor fizice și pentru contribuția sa la acidoză. Totuși, descoperiri recente au schimbat această percepție, relevând că lactatul funcționează nu doar ca o sursă de energie esențială, ci și ca un molecul de semnalizare în diverse țesuturi, inclusiv în creier.
Pentru a înțelege pe deplin multiplele roluri ale lactatului, cercetătorii necesită instrumente capabile să monitorizeze dinamica acestuia în timp real, în interiorul țesuturilor vii. O abordare promițătoare include biosenzorii fluorescenti codificați genetic, proteine care emit lumină atunci când se leagă de o moleculă specifică, precum lactatul. Datorită faptului că acești biosenzori pot fi produși direct în celule și țesuturi, ei facilitează imagistica de înaltă rezoluție a dinamicii metabolice în organisme vii.
Dr. Yusuke Nasu, cercetător asociat la Institutul de Chimie Biologicală al Academiei Sinica și profesor asociat adjunct la Universitatea Națională din Taiwan, și echipa sa au fost pionieri în dezvoltarea acestei tehnologii. Au creat anterior biosenzori de lactat fluorescenți verzi, precum eLACCO1.1 și eLACCO2.1, dar aceste versiuni anterioare emiteau doar lumină verde, îngreunând utilizarea lor în experiențe care implicau și alți biosenzori verzi.
EXTINDEREA POSIBILITĂȚILOR DE CERCETARE CU R-ELACCO2
Noul R-eLACCO2 elimină această limitare, emițând fluorescență roșie care variază în intensitate în funcție de nivelurile de lactat, funcționând fiabil în celule cultivate, secțiuni cerebrale și chiar în șoareci vii conștienți. Aceasta permite observarea simultană a metabolismului lactatului și a activității neuronale prin asocierea R-eLACCO2 cu un biosenzor de calciu verde.
„Credem că tehnologia determină știința nouă”, a declarat Dr. Nasu, autor principal al studiului. „Misiunea noastră este de a dezvolta instrumente de înaltă performanță care să împuternicească cercetătorii din întreaga lume. Seria de biosenzori LACCO, inclusiv R-eLACCO2, a fost deja distribuită către peste 90 de grupuri de cercetare din 19 țări. Acestea sunt disponibile prin Addgene, Canadian Neurophotonics Platform Viral Vector Core (CNPVVC) și Bloomington Drosophila Stock Center (BDSC). Știința deschisă este esențială în ceea ce facem.”
Echipa de cercetare își propune acum să extindă paleta de culori a biosenzorilor de lactat și să dezvolte instrumente similare pentru alți metaboliti cheie. Aceste progrese vor ilumina modul în care celulele gestionează și comunică energia, oferind noi perspective asupra sănătății și bolii.
Mai multe informații: Yuki Kamijo et al, A red fluorescent genetically encoded biosensor for in vivo imaging of extracellular l-lactate dynamics, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-64484-x
