Флуоресцентные «микротеги» помогают отслеживать отдельные клетки
Исследователи из Сколтеха и Саратовского государственного университета разработали простую и легко воспроизводимую систему маркировки отдельных клеток. Она позволяет отслеживать поведение и миграцию единичных клеток для задач, требующих высокой точности. Работа опубликована в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.
Современная биомедицина и биология развития часто требуют отслеживания отдельных клеток, например, для отбора лучших мезенхимальных стромальных клеток для регенерации тканей или наблюдения за паразитом в организме хозяина. Один из подходов — использование флуоресцентных белков разных цветов. Однако это требует создания трансгенных линий, способных экспрессировать эти белки, что отдаляет от исходных культур. Некоторые белки также токсичны и быстро деградируют.
Вместо белков-маркеров команда Глеба Сухорукова (Сколтех, Университет Квин Мэри в Лондоне) решила использовать полимерные многослойные микрокапсулы, которые многие клетки могут поглощать и удерживать внутри в течение дней. Учёные создали гибридную полимерную микрокапсулу с углеродными наноточками (CNDs), загруженными флуоресцентным красителем родамином B. Эта комбинация делает капсулу фото-конвертируемой.
Систему протестировали на шести клеточных линиях, включая «бессмертную» линию HeLa и здоровые эмбриональные фибробласты человека. Система показала хорошие результаты: теги не разлагались даже после 48 часов наблюдения, а маркированные клетки не получали заметных повреждений. Поскольку одну клетку можно пометить несколькими чётко различимыми микрокапсулами, этот инструмент можно использовать для комбинаторного кодирования отдельных клеток в популяциях.
«Хотя существовали другие подходы для оптической маркировки отдельных клеток, все они были основаны на генетической модификации клеток и кодировании фото-конвертируемых белков, что ограничивает применение, особенно на стволовых клетках. Наш подход даёт простой инструмент, применимый для различных клеточных линий, поскольку фото-конвертируемые капсулы легко интернализуются клетками. Ещё одно преимущество — возможности для комбинаторной маркировки: каждая помеченная клетка может иметь уникальную комбинацию "включённых" капсул, что даёт "код" отдельным клеткам и облегчает отслеживание их перемещений в популяции», — говорит Глеб Сухоруков.
Он отмечает, что команда ожидает интереса со стороны биологов и биомедицинских исследователей, решающих задачи движения отдельных клеток и межклеточной коммуникации в популяциях.
«Кроме того, мы мало знаем о том, как клетки одного типа общаются в популяции, почему одни клетки становятся "лидерами", первыми реагируя на стимулы, а другие просто следуют за ними. Мы считаем, что как только мы сможем выявить и продемонстрировать биологические или биохимические различия отдельных клеток в их популяции, наш метод станет более востребованным и распространённым», — заключает Сухоруков.