El colágeno, la proteína más abundante en mamíferos, juega un papel crítico en el desarrollo y regeneración de tejidos mediante el apoyo a la proliferación y diferenciación de las células. Mientras que los colágenos fibrosos (por ejemplo, tipo I, II), en los tejidos conectivos dar resistencia mecánica a los tejidos, el colágeno de tipo red (tipo IV) forman andamio básica de la membrana basal donde las células se unen y forman tejidos organizados. La remodelación del colágeno implica tanto la degradación del colágeno (por proteasas) y síntesis (promovida por factores de crecimiento). Aunque la remodelación del colágeno, por ejemplo en el hueso, es parte del proceso normal de renovación de los tejidos, el exceso de actividad de remodelación, o su ocurrencia en lugares anormales, típicamente indica cicatrización de la herida respuesta a una lesión o condiciones patológicas crónicas tales como el cáncer, la osteoporosis, la artritis, y la fibrosis 1-4. La posibilidad de directamente colágenos imagen experimenta una remodelación in vivo podría conducir a la comprensión de los avancesiones de estas enfermedades, así como de nuevos diagnósticos y productos terapéuticos. Por ejemplo, imágenes en vivo puede proporcionar información sobre la severidad y la localización de las enfermedades, y también puede ser utilizado para evaluar la eficacia de nuevos agentes terapéuticos. Multifotónica microscopía de barrido láser y segunda generación de armónicos se han aplicado a los colágenos fibrilares imagen para el seguimiento de remodelación de la matriz extracelular en el tumor en ratones vivos 5. Sin embargo, esta técnica requiere los animales para ser montado con cámaras de pliegues cutáneos dorsal transparentes, que es un procedimiento invasivo. La imagen directa y no invasiva de la remodelación del colágeno se beneficiará de una sonda que se dirige específicamente colágeno experimenta una remodelación. Esta sonda es difícil de preparar, ya que las necesidades de distinguir los colágenos de remodelación de los colágenos intactas y maduros, que son abundantes en los tejidos normales 6.
El colágeno se compone de estructura extremadamente raro proteína llamada triple hélice, que esescindida por proteasas tales como las metaloproteinasas de matriz (MMP) durante la remodelación del colágeno. Los fragmentos de colágeno troceados pierden su estructura helicoidal triple y se convierten en hebras desplegada (gelatina), que se digirió adicionalmente por las proteasas no específicas 1. Recientemente se ha descubierto que el péptido mimético de colágeno (CMP) que tiene la propensión a plegarse en la estructura de triple hélice puede dirigirse específicamente a cadenas de colágeno que se disocian de su estado de triple hélice por cualquiera de desnaturalización por calor o por la degradación enzimática 1,7. La unión es impulsado principalmente por la hibridación de triple hélice entre CMP monoméricas y las hebras de colágeno desnaturalizado. Debido CMP auto-ensamblan para formar triples hélices homotrimérica a temperatura ambiente con poca fuerza impulsora para la hibridación de colágeno, un CMP enjaulado [(GPO) 4 NB GPO (GPO) 4, denominado NB (GPO) 9, O: hidroxiprolina], fue desarrollado , que contiene un nitrobencilo-foto escindiblegrupo (NB) unido a la glicina central del péptido. El grupo jaula NB impide estéricamente el CMP de plegado en triple hélice; sin embargo, la eliminación del grupo jaula por irradiación UV desencadena inmediatamente el plegamiento helicoidal triple y colágeno de hibridación 1. Cuando CMP monoméricas etiquetadas con infrarrojo cercano (NIR) fluoróforos se sistémicamente entregados a modelar los ratones, pueden dirigirse específicamente y permitir de imágenes in vivo de colágenos desnaturalizados en los tejidos sometidos a normal (por ejemplo en el hueso y el cartílago) y patológicos (por ejemplo, en tumores) remodelación 1 .
CMP marcados con fluorescencia también se pueden utilizar para obtener imágenes de colágenos en secciones de tejidos histológicos. En el estudio histológico, los tejidos cosechados a menudo se conservan mediante fijación para mantener los componentes celulares y la morfología general de tejido de deterioro. Los procedimientos de fijación, que incluyen calor, y el tratamiento con disolventes orgánicos, y química cruz-linkinreactivos g (por ejemplo paraformaldehído), desnaturalizar la estructura helicoidal triple del colágeno 8. Esta desnaturalización genera sitios para la hibridación de CMP. Se ha demostrado que CMP marcados con fluorescencia pueden unirse específicamente a los colágenos en secciones de tejido fijos (por ejemplo, piel, córnea y hueso) incluso más eficazmente que un anticuerpo anti-colágeno, lo que permitió la identificación fácil de las condiciones patológicas en tejidos hepáticos fibróticos 9. El CMP se dirige a hebras de colágeno desnaturalizado que contienen la secuencia de aminoácidos de los motivos de triple hélice, que es común a todos los tipos de colágenos. Por lo tanto CMP puede ser considerado como un agente de tinción de colágeno de amplio espectro. A continuación, presentamos los procedimientos experimentales detallados para i) obtener imágenes cadenas desnaturalizadas de colágeno in vivo y ii) visualización de colágenos en ex vivo secciones de tejido utilizando CMP enjaulados marcados con fluorescencia. Una etiqueta de NIR, IR680, se conjugó con el CMP enjaulado para imágenes en vivo, rodeado poe carboxifluoresceína (CF) se utilizó en el trabajo de tinción de tejidos para su compatibilidad con los microscopios de fluorescencia estándar. Este protocolo se centra en la aplicación de imágenes de CMP en relación con la remodelación del colágeno. Los métodos para la síntesis de CMP se pueden encontrar en los informes anteriores 1,7,9-15. En este informe de vídeo, de imágenes tejidos óseos en ratones normales y las secciones de tejido de córnea de ratón fueron elegidos para fines de demostración, sin embargo los métodos presentados aquí se pueden aplicar fácilmente a muchas patologías y modelos biológicos que implican la remodelación del colágeno (por ejemplo, tumores, curación de heridas), como así como a casi cualquier muestra de tejido prefijo que contiene colágenos.