Первая хроматография по размеру для изучения живых клеток

Исследователи из Berkeley Lab с помощью технологии наноточек продемонстрировали первую хроматографию по размеру для изучения мембран живых клеток. Этот уникальный физический подход позволяет исследовать структуры клеточных мембран и получать информацию, критически важную для жизни или смерти клетки, её нормального состояния или превращения в раковую, которую нельзя получить с помощью обычной микроскопии.

Суть метода

Учёные создали платформы с массивами мембранно-встроенных наноточек. Эти платформы позволяют физически исследовать и манипулировать мембранными комплексами, включая сигнальные кластеры, пока они функционируют в мембране живой клетки. Метод назван стратегией пространственной мутации, так как молекулы в клетке можно пространственно перестраивать, не изменяя клетку иным способом.

Технологическая основа

Метод использует живые клетки на синтетических мембранах, состоящих из липидов и собранных на подложке из твёрдого кремнезёма. Контролируемое пространственное расположение обеспечивается гексагональным массивом наночастиц золота, встроенным в мембрану. Расстояние между наночастицами в массиве можно контролировать в диапазоне от 30 до почти 200 нанометров.

Принцип работы

Отдельные компоненты мембраны свободно перемещаются по массиву, но движение более крупных комплексов блокируется, если они превышают физические размеры ячеек массива. Это позволяет разделять мембранные структуры по размеру.

Практическое применение

Технику протестировали на микрокластерах T-клеточного рецептора (TCR) в мембранах T-клеток — функциональных модулях для распознавания антигена в иммунной системе. Размер этих сигнальных кластеров TCR (от десятков до нескольких сотен нанометров) обычно ниже дифракционного предела обычной оптической микроскопии.

Результаты

С помощью хроматографии по размеру исследовали физические свойства сигнальных кластеров TCR в зависимости от плотности антигена. Результаты показали, что сигнальный кластер TCR явно зависит от количества антигена, с которым сталкивается клетка. Это новое знание о хорошо изученной системе.

Значение

Метод позволяет переводить наноструктуры, приближающиеся к молекулярным размерам, в геометрические ограничения на движение молекул внутри живой клетки. Это ещё один шаг к созданию интерфейса между живыми клетками и синтетическими материалами для достижения молекулярного контроля над клеткой.