Как умирают клетки

Апоптоз, запрограммированная клеточная смерть, необходим для нормального развития, правильного функционирования иммунной системы и предотвращения рака. Процесс резко трансформирует клеточные структуры, но ограниченность возможностей обычной микроскопии оставляет загадкой многое из этой структурной реорганизации.

В исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, ученые из Университета Баффало (University at Buffalo – UB) описывают разработанный ими биофотонный метод визуализации, способный в реальном времени осуществлять мониторинг преобразований, которые клетка претерпевает в процессе апоптоза.

Эта работа поможет реализовать потенциал индивидуальной молекулярной медицины, в которой химиотерапия, например, может быть точно ориентирована на изменения в клетках конкретного пациента. Она также может стать полезным инструментом для скрининга новых соединений при разработке лекарственных препаратов.

«Эта новая возможность обеспечивает нас динамичным картированием изменений, происходящих в клетках на молекулярном уровне», - говорит соавтор исследования исполнительный директор Института лазеров, фотоники и биофотоники (Institute for Lasers, Photonics and Biophotonics - ILPB) Университета Баффало, почетный профессор кафедр химии, физики, электроники и медицины доктор философии Парас Прасад (Paras N. Prasad). «Она дает нам очень четкую визуальную картину динамики белков, ДНК, РНК и липидов в процессе распада клеток».

Прасад отмечает, что возможности молекулярной медицины, в которой лечение или профилактика должны быть разработаны с учетом свойств клеток конкретного пациента, зависят от совершенства методов визуализации процессов, имеющих критическое значение для клеток.

«Это исследование помогает углубить наше понимание внутриклеточных событий, происходящих на молекулярном уровне», - объясняет ученый. «Если мы знаем, что определенные молекулярные изменения представляют собой ранние признаки болезни, или нам известно, какие изменения являются свидетельством предрасположенности пациента к развитию данного заболевания, мы можем начать целенаправленное лечение или даже предотвратить развитие болезни».

Для получения изображения клеток междисциплинарная группа ученых Университета Баффало, включавшая в себя биологов, химиков и физиков, под руководством Прасада использовала передовой биофотонный подход, сочетающий в себе три технологии: нелинейную оптическую систему визуализации – когерентное антистоксово комбинационное рассеяние (CARS - Coherent anti-Stokes Raman scattering), двухфотонно-возбуждаемую флуоресценцию (TPEF - two-photon excited fluorescence), с помощью которой можно визуализировать живые ткани и клетки с глубоким проникновением, и восстановление флуоресценции после фотообесцвечивания (FRAP - Fluorescence Recovery after Photobleaching) для измерения динамики белков.

news.gradusnik.ru