Нанозонд позволяет измерять динамику белков в живых клетках

Исследователи из Массачусетской больницы общего профиля (MGH) и Института Роуленда при Гарвардском университете использовали специализированный нанозонд для прямого измерения уровней ключевых белков в живых культивируемых клетках. Результаты опубликованы в журнале Nano Letters.

Устройство применили для отслеживания уровней связанных с болезнью Альцгеймера белков — амилоида-бета (A-бета) и тау — в нейронах и других клетках, обработанных анестетиком, который, как известно, вызывает альцгеймероподобные изменения в мозге мышей. Результаты подтверждают гипотезу, что образование A-бета является одним из первых шагов, ведущих к характерной нейродегенерации при болезни Альцгеймера.

Методология и устройство

• Наконечник устройства (наноплазмонный волоконный зонд, nFTP) имеет размер около 50 нанометров, что примерно в 200 раз меньше клетки.
• Интегрированная золотая наностержень служит биосенсором для поверхностного плазмонного резонанса — колебания электронов в ответ на световой сигнал, создающего оптический сигнал, отражающий связывание белков.
• На зонд можно нанести антитела к конкретным белкам для их специфического измерения.
• Сначала команда доказала, что nFTP может количественно определять уровни белков в отдельных клетках, не влияя на их жизнеспособность.

Ключевые результаты исследования

• В культивируемых клетках, обработанных анестетиком изофлураном, увеличение экспрессии A-бета предшествовало росту уровней фосфорилированного тау на несколько часов.
• Блокирование экспрессии A-бета снижало уровень тау, но блокирование тау не предотвращало первоначальный рост A-бета.
• Однако без экспрессии фосфорилированного тау уровни A-бета в итоге начинали падать.

Выводы и перспективы

Полученные данные свидетельствуют о последовательности событий: генерация A-бета стимулирует фосфорилирование тау, которое, в свою очередь, способствует дальнейшему образованию A-бета.

Как отмечают авторы, устройство nFTP обладает высокой чувствительностью, не требует меток (label-free) и работает на уровне единичных клеток, что делает его уникальным инструментом для диагностики клинических образцов. Однако для измерения большого количества клеток оно требует дальнейшего совершенствования.

Исследование подчеркивает важность междисциплинарного сотрудничества специалистов в области анестезиологии, неврологии и инженерии для понимания того, как анестезия влияет на механизмы болезни Альцгеймера.