Визуализация выделения клеточных везикул в реальном времени

Исследователи из Университета Канадзавы использовали высокоскоростную микроскопию, чтобы зафиксировать динамику наноразмерных мешочков, выделяемых клетками. Результаты опубликованы в Journal of Extracellular Vesicles.

Малые внеклеточные везикулы (sEVs) — это крошечные мешочки, которые клетки выделяют для доставки химических сигналов другим клеткам. Поскольку sEVs биосовместимы, их исследуют как переносчиков для нанолекарств. Однако влияние физиологического стресса (например, изменения температуры) на структуру sEVs оставалось неясным. Команда под руководством Ричарда Вонга и Кесианга Лима применила усовшенствованную форму микроскопии, чтобы прояснить эти изменения в реальном времени.

Температура, уровень кислотности и соли в организме могут колебаться из-за таких факторов, как болезнь. Поэтому для разработки лекарств на основе sEVs необходимо понимать, как стрессовые условия влияют на структуру везикул.

Метод и базовые характеристики

Команда выделила sEVs из клеток. С помощью метода высокоскоростной атомно-силовой микроскопии (HS-AFM) было установлено, что структура sEVs имеет сферическую или эллипсоидную форму. HS-AFM также позволила точно измерить размеры sEVs, не повреждая их мембраны.

Влияние различных условий

• Температура: При температуре выше нормальной (37°C) везикулы демонстрировали деформацию формы и потерю эластичности мембран. В холодных условиях (4°C) sEVs теряли способность эффективно высвобождать внутреннее содержимое.
• Кислотность (pH): Физиологический pH кровотока — 7.4. В кислых условиях (pH 4) sEVs сохраняли форму, но уменьшались в размере, что указывало на потерю содержимого. В щелочных условиях (pH 10) они деформировались.
• Солевой баланс (осмотическое давление): Здоровый уровень — 0.15 M. При высоких концентрациях соли (1.8 M) сферическая форма sEVs нарушалась, а со временем мембраны рвались. При низких концентрациях (0 M) везикулы оставались целыми.

Значение исследования

Понимание этой динамики необходимо для разработки sEVs в качестве фармацевтических средств при различных заболеваниях. Исследование подтвердило, что HS-AFM является эффективным инструментом для визуализации изменений sEVs в реальном времени.

"В заключение, наше исследование демонстрирует применимость HS-AFM для структурной характеристики и оценки наночастиц", — заключает команда.

Справочная информация

sEVs — это мешочки, содержащие белки, ДНК или метаболиты, которые клетки выделяют в качестве химических посыльных. Их форма, размер и эластичность критически важны для функции. Обычно sEVs имеют размер менее 200 нм и переносят очень малые молекулы, что делает их перспективными для доставки нанолекарств, вакцин или диагностических агентов.

Традиционная АСМ использует острый зонд для сканирования поверхности молекул, но скорость получения сигналов слишком мала, чтобы фиксировать динамические изменения. HS-AFM позволяет сканировать быстрее, получая изображения в реальном времени и фиксируя даже незначительные изменения структуры.