Een deel van het immuunsysteem in de hersenen bestaat uit zogenaamde microgliacellen. Koreaanse en Singaporese onderzoekers hebben nu een fluorescerende probe ontwikkeld die specifiek dit type macrofaag labelt. De cellen werden gevisualiseerd in celcultuur en in de levende hersenen van knaagdieren. Zoals beschreven in het journaal Angewandte Chemie , een genproduct dat tot expressie wordt gebracht in microglia, brengt de sonde in een fluorescerende toestand, die wordt gedetecteerd door middel van live-cel fluorescentie beeldvorming.

Het detecteren en volgen van celtypen in levend celweefsel is meestal afhankelijk van geschikte immunokleuringsmethoden. Deze methoden omvatten het ontwikkelen van antilichamen die celspecifieke eiwitten herkennen, en vervolgens het detecteren van de antilichamen door middel van aangehechte fluorescerende kleurstoffen. Echter, directe kleuringsmethoden met fluorescerende sondes zouden het zonder dure antilichaamproductie kunnen doen. Daarom, Young-Tae Chang aan de Pohang University of Science and Technology, Korea, en collega's ontwikkelden een microglia-selectieve fluorogene sonde. Bovendien, omdat de fluorescentie ervan wordt geïnduceerd door genexpressie, deze sonde zou nuttig kunnen zijn voor de detectie en het onderzoek van het ontwikkelen van neurale ziekten.

Om de fluorogene sonde te ontdekken, de onderzoekers screenden een bibliotheek van derivaten van een veelbelovende kandidaat-verbinding op hun microglia-bindende capaciteiten. De beste geïdentificeerde sonde heette CDr20, wat staat voor "celaanduiding rood 20", en het herkende selectief microglia in hersenweefsel.

De moleculaire basis van deze herkenning werd ook bestudeerd. De fluorogene sonde bevat een aromatische styrylcomponent, die is gefunctionaliseerd met een hydroxygroep. Zonder deze functie de binding was niet specifiek en er werd geen fluorescentiesignaal gedetecteerd. Vervolgens, de onderzoekers zochten naar het exacte doelwit van de sonde. Genetische studies onthulden dat genexpressie van een eiwit genaamd Ugt1a7c gekoppeld was aan fluorescentiesignalering; dus, het was duidelijk dat enzymatische activiteit van dit eiwit de fluorescentie induceerde.

De wetenschappers ontdekten dat het Ugt1a7c-eiwit de koppeling van CDr20 met een glucuronzuurgroep katalyseerde, en alleen met deze eenheid bevestigd fluoresceerde CDr20. Het Ugt1a7c-gen behoort tot de Ugt-genfamilie van enzymen, en de auteurs merken op dat, "interessant, in de Ugt-genfamilie, het Ugt1a7c-gen was het enige lid dat verrijkt was in microglia." Dit zou de specifieke labeling verklaren:microglia brengen het Ugt1a7c-enzym tot expressie, die een glucuronosylgroep toevoegt aan de fenolische groep van CDr20, en zet de fluorescentie aan.

Selectieve microglia-labeling en beeldvorming werkten ook in levende hersenen. De onderzoekers observeerden celspecifieke fluorescentie toen ze een heel muizenembryo incubeerden met de sonde, of wanneer ze de CDr20-sonde in een muis injecteerden na systemische ontsteking. Microglia zijn de belangrijkste immuunrespondenten voor infecties in de hersenen.

Verschillende neurale aandoeningen, waaronder de ziekte van Alzheimer en beroerte, kunnen worden gekoppeld aan ontstekingsprocessen. Daarom, de nieuwe fluorogene sonde zou een nuttige benadering kunnen zijn om de ontwikkeling van microglia in de hersenen te detecteren.