«Квантовые точки» позволяют наблюдать за процессами в ядре клетки

04.10.201016090
Подробное описание процессов, происходящих в ядре клетки – месте, где располагается ДНК и проходит транскрипция генов, даст возможность более глубоко осмыслить генетические процессы и работу факторов, регулирующих экспрессию генов. Ранее для оценки изменения активности ядра и его компонентов ученые использовали особые красители или белки, которые часто оказывались слишком крупными, чтобы давать достаточное разрешение для оценки того или иного процесса, или разрушались под действием света, что затрудняло работу с использованием светового микроскопа. Прапор


Американские ученые разработали особые наночастицы, названные «квантовыми точками» (quantum dots). Эти крошечные частицы, изготовленные всего из нескольких молекул полупроводника, можно использовать для наблюдения за процессами в ядре клетки. В сравнении с классическими методами, «квантовые точки» имеют множество преимуществ, таких как малые размеры, яркую флуоресценцию, облегчающую их визуализацию, а также высокую стабильность свечения.



Исследователи из Университета Иллинойса разработали наноиглы, которые, используя слабый электрический заряд, высвобождают в ядро живой клетки «квантовые точки», позволяющие получать информацию о состоянии ядра в данный момент времени (фото: Min-Feng Yu).

«Большинство ученых возлагает на «квантовые точки» надежды, связанные с мониторингом биологических процессов, протекающих в ядре. Главная проблема подобных исследований на сегодняшний день заключается в доставке этих частиц в клетку», - говорит Мин-Фенг Ю, профессор механических наук. Солдат


Доставка какой-либо молекулы в ядро представляет собой очень сложную задачу, так как ядро окружено мембраной, ограничивающей проникновение большинства частиц. Мин-Фенг Ю совместно с коллегами Нингом Вангом (Ning Wang) и Кьюнгсуком Юмом (Kyungsuk Yum) решили эту задачу. Они создали особые электродные наноиглы, способные доставлять «квантовые точки» не только непосредственно в ядро клетки, но и в любую четко определенную ее область. «Четкая адресная доставка молекул является главным преимуществом нашего метода», - комментирует Ванг. Далее с помощью флуоресцентного микроскопа можно следить за перемещениями «квантовых точек» и получать информацию о физическом состоянии ядра.

Нанотрубку шириной всего в 50 нанометров ученые покрыли тончайшим слоем золота, создав таким образом наноэлектрод, а затем наполнили ее «квантовыми точками». Слабый электрический разряд способствовал высвобождению квантовых точек из иглы. Такая конструкция обеспечивала высокий уровень контроля, чего невозможно достичь другими методами доставки молекул, обычно подразумевающими градиентную диффузию через цитоплазму клетки в ядро.

«Теперь мы можем вводить наноиглы в четко определенные области клетки, с помощью электрического потенциала контролировать высвобождение «квантовых точек» и в итоге наблюдать за биологическими процессами в ядре. Методы предыдущего поколения не могли этого обеспечить, а наш метод открывает перед исследователями новую дорогу», - говорит Ю.

Благодаря своему маленькому размеру, игла может пронзать клетку, практически не повреждая ее. Учитывая эту особенность, ученые смогли бы использовать эту методику в том числе и для изучения активности других клеточных органоидов.

Ученые собираются усовершенствовать наноиглу как в качестве электрода, так и в качестве системы доставки молекул. В будущем они надеются применять наноиглы для доставки в клетку и других типов молекул, таких как фрагменты ДНК и белки, что может быть использовано для изучения миллионов процессов, протекающих в клетке.

По материалам:
University of Illinois at Urbana-Champaign

Оригинальная статья:
Yum K. et al. Electrochemically Controlled Deconjugation and Delivery of Single Quantum Dots into the Nucleus of Living Cells. Small, 2010; 6 (19).

Ваш комментарий:
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться.
Вернуться к списку статей