Selon une étude menée par California Institute of Technology publiée dans Science, les marqueurs, appelés gènes rapporteurs, permettent aux chercheurs de comprendre ce que font les cellules en observant l'activation et la désactivation des programmes génétiques incorporés dans leur ADN. Les gènes rapporteurs agissent en codant des protéines visibles de l’extérieur de la cellule. Un gène rapporteur particulièrement populaire code pour une protéine appelée protéine fluorescente verte (green fluorescent protein, GFP), qui, comme son nom l'indique, est une protéine qui brille d'un vert éclatant. Ainsi, si un chercheur veut en savoir plus sur la transformation des cellules en neurones, il peut insérer le gène GFP aux côtés d'un gène neuronal dans l'ADN d'un embryon. Lorsque les cellules de l'embryon activent le gène neuronal, elles expriment également le gène GFP et les cellules deviennent vertes, ce qui permet au chercheur de voir facilement que le programme génétique qui code pour la formation de neurones est actif.
Or, les chercheurs soulignent que la technique a une grande limitation. En effet, comme la lumière ne pénètre pas bien dans la plupart des tissus vivants, le gène GFP ne peut pas être utilisé pour surveiller l'activité de cellules au fond de l'organisme. Les chercheurs ont développé un gène rapporteur qui leur permet de visualiser l'activité génétique au moyen d'ultrasons, qui peuvent pénétrer profondément à travers les tissus, au lieu de la lumière.
Pour développer leurs gènes rapporteurs acoustiques, les chercheurs ont emprunté des protéines à une espèce de bactérie flottante qui se forme et contient de minuscules compartiments protéiques remplis d'air appelés gas vesicule
Outre leur flottabilité, les gas vesicule ont une autre propriété utile. En effet, elles apparaissent clairement en échographie. Si les chercheurs pouvaient trouver un moyen de concevoir une cellule pour former ces nanostructures alors qu'un programme génétique spécifique était actif, les cellules seraient mises en évidence lorsqu'elles seraient exposées à des ultrasons.
Afin de transformer les gènes codant pour les protéines de la vésicule gazeuse en un gène rapporteur, les chercheurs devaient transplanter un programme génétique de neuf gènes de bactéries dans des cellules de mammifères, dans ce cas, des cellules dérivées de reins humains. (Cellules HEK). Les chercheurs ont utilisé des éléments viraux pour amener la cellule à produire plusieurs gènes à partir d'un fragment d'ARN partagé. Ils ont combiné huit gènes ensemble sur un seul morceau d’ARN
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