Новая методика наблюдения за межклеточными взаимодействиями

Исследователи из Brigham and Women's Hospital разработали новую технологию, позволяющую наблюдать за взаимодействиями отдельных клеток друг с другом в реальном времени. Эта разработка найдет свое применение не только в фундаментальной науке, но и в медицинских исследованиях, и позволит лучше понять сложную биологию клеток, а также наблюдать за трансплантированными клетками в организме реципиента и разрабатывать эффективные терапевтические подходы. Результаты работы были опубликованы в июле в журнале Nature Nanotechnology.

«Теперь мы можем наблюдать, каким образом отдельные клетки общаются друг с другом в реальном времени, получая данные беспрецедентно высокого разрешения, - говорит биолог Джеффри Карп (Jeffrey Karp), руководитель исследования и один из директоров Центра Регенеративной Терапии (Center for Regenerative Therapeutics (ReGenRx), - Это позволит нам понять процессы биохимического сигналлинга, обеспечивающего межклеточную коммуникацию, а также детально разобраться в механизмах взаимодействия клеток и самых разных лекарственных препаратов».

Так называемые молекулярные наносенсоры межклеточной коммуникации в настоящее время используются в очень узкой области для оценки активности биохимических процессов в межклеточном матриксе, в который погружены клетки. В данном исследовании ученые применили нанотехнологический подход для закрепления сенсоров на мембранах индивидуальных клеток, что позволило наблюдать за продукцией растворимых сигнальных молекул, продуцируемых клетками в межклеточную среду. Клетки, помеченные наносенсорами, могут быть с легкостью отслежены при трансплантации в организм реципиента, а также может быть оценена их секреторная активность.

Ученые считают, что однажды методика начнет применяться в рутинной лабораторной практике для оценки воздействия на клетки лекарственных препаратов, и станет частью персонализованной медицины, поскольку можно будет выяснить, как то или иное лекарство действует на клетки конкретного пациента. Исследователи очень воодушевлены предварительными данными, которые свидетельствуют о возможности наблюдать за биохимическими изменениями, происходящими в микроокружении клеток, что ранее было невозможно. Теперь же можно засечь молекулярные сигналы, свидетельствующие о начале развития воспалительного процесса, или наблюдать в реальном времени за процессами, происходящими в тканевых нишах стволовых клеток.


Использование нанотехнологий для разработки специальных молекулярных сенсоров и прикрепления их к поверхностным мембранам клеток позволило создать новую методику для наблюдения за процессами межклеточного взаимодействия в реальном времени. На изображении показана мембрана клетки, на которой закреплен молекулярный наносенсор (Изображение: Brigham and Women's Hospital).

По материалам:
Brigham and Women's Hospital

Оригинальная статья:
Weian Zhao, Sebastian Schafer, Jonghoon Choi, Yvonne J. Yamanaka, Maria L. Lombardi, Suman Bose, Alicia L. Carlson, Joseph A. Phillips, Weisuong Teo, Ilia A. Droujinine, Cheryl H. Cui, Rakesh K. Jain, Jan Lammerding, J. Christopher Love, Charles P. Lin, Debanjan Sarkar, Rohit Karnik, Jeffrey M. Karp. Cell-surface sensors for real-time probing of cellular environments. Nature Nanotechnology, 2011; DOI: 10.1038/nnano.2011.101