Управление клетками может улучшить лечение заболеваний
Новый лабораторный инструмент, позволяющий учёным собирать и перемещать микроскопические клетки, может привести к разработке более эффективных методов лечения болезней.
В новом исследовании, опубликованном в Scientific Reports и проведённом под руководством учёных из Ноттингемского университета, исследователи обнаружили, как можно манипулировать микроскопическими клетками и изучать их более детально в 3D с помощью высокоинтенсивного инфракрасного света.
Точное изучение клеток ранее было ограничено технологиями, способными исследовать клетки только в макромасштабе. Это новое достижение позволит учёным в лаборатории воссоздавать крошечные миры, в которых живут клетки, и, в свою очередь, понять, как они растут и функционируют.
Оптические пинцеты
Учёные обнаружили, как использовать лазерную энергию в технике под названием «Голографические оптические пинцеты» для «захвата» крошечных клеток. Это позволяет перемещать эти клетки на микроскопе в 3D, собирая их в любую желаемую конфигурацию.
Команда профессора Кевина Шейкшеффа из Школы фармации университета разработала эту технологию совместно с коллегами из Университета Глазго.
Доктор Глен Киркхэм, ведущий автор исследования, сказал: «Основу человеческого тела составляют клетки. Проблема в том, как мы можем манипулировать крошечными мирами, в которых живут и растут клетки? Если мы сможем это сделать, мы сможем лучше понять, как работают клетки, и потенциально выяснить, что может пойти не так, и разработать новые лекарства.
«В вашем теле есть стволовые клетки, которые существуют в костном мозге. Эти стволовые клетки обеспечивают все ваши клетки крови, а также клетки для заживления и восстановления сломанной кости. Они существуют в крошечном мире, называемом нишей стволовых клеток, — это небольшая среда, в которой клетки живут, растут и функционируют. Мы мало что об этом знаем и не знаем, что заставляет её работать, потому что не можем воссоздать её в лаборатории».
Строительные блоки
Команда теперь планирует использовать эту технику, чтобы попытаться воссоздать клеточные структуры таким образом, чтобы они повторяли то, как они построены в человеческом теле. Это позволит им узнать, как организованы клетки, как они общаются друг с другом и как между ними передаются различные сигналы.
«Это основа всех биологических функций, поэтому, если мы сможем лучше это понять, это позволит нам более точно управлять биологией и, в свою очередь, создавать более эффективные лекарства. Потенциально однажды мы сможем воссоздавать клетки и ткани точно такими, какими они были бы в человеческом теле, что может иметь огромные последствия для регенерации тканей», — добавляет доктор Киркхэм.
В краткосрочной перспективе команда рассматривает возможность тестирования новых лекарств и методов лечения инфекционных заболеваний. Они будут изучать микроскопические клетки, чтобы увидеть, как определённые бактерии нарушают работу клеток на этом уровне, и выяснить, каковы механизмы. Они также рассматривают это как возможную замену использованию животных в тестировании.
«Инструмент, подобный этому, никогда раньше не создавался, и ранее учёные использовали физическое манипулирование для изучения клеток, — продолжает доктор Киркхэм. — Проблема этого метода в том, что вы потенциально сталкиваете клетки с огромными объектами, и это очень ограничивает, так как вы можете перемещать только несколько клеток за раз. С помощью этого нового метода мы можем перемещать множество клеток одновременно, а используемая лазерная энергия не повреждает биологию».