Сжатие клеток позволяет доставлять новые флуоресцентные метки для отслеживания белков в живых клетках

Метка GFP для отслеживания белков в живых клетках велика и может мешать их естественным функциям. Новый подход на основе технологии сжатия клеток, разработанной в MIT, позволяет доставлять гораздо менее громоздкие флуоресцентные метки.

В 2013 году команда MIT показала, что сжатие клеток позволяет доставлять в них различные молекулы, включая белки, ДНК, углеродные нанотрубки и квантовые точки, без повреждения клеток.

Исследователи из Университета Гёте во Франкфурте (Германия) совместно с коллегами из MIT применили этот подход для доставки относительно маленьких флуоресцентных меток, которые можно нацелить на специфические белки. Ученые могут затем отслеживать эти белки с помощью обычных конфокальных или микроскопов сверхвысокого разрешения.

Армон Шарей, бывший постдок в Институте интегративных исследований рака Коха при MIT и соавтор статьи в Nature Communications: "Это действительно открывает дверь для наблюдения за взаимодействиями белков в живых клетках... Белки — это строительные блоки клеток, и волнительно наконец визуализировать их в живой клетке без генетических модификаций".

Быстрая доставка

В исследовании 2013 года команда MIT показала, что сжатие клеток через сужение на 30–80% меньше их диаметра вызывает появление крошечных временных отверстий в мембранах. Это позволяет крупным молекулам из окружающей жидкости проникнуть внутрь. Отверстия быстро закрываются, и клетки не получают долгосрочных повреждений.

Немецкая команда разработала метку trisNTA, которая связывается с любым белком, имеющим длинную последовательность молекул гистидина (одна из 20 аминокислот). Для исследования ученые сначала с помощью генной инженерии присоединили гистидиновую последовательность к нескольким разным белкам. Затем клетки пропускали через микрофлюидный канал со скоростью 1 миллион клеток в секунду, что сжимало их достаточно для проникновения метки trisNTA.

До сих пор ученым приходилось использовать генетически кодируемые в ДНК клеток белковые метки (как GFP) или изучать белки в неживых клетках, так как процесс доставки других флуоресцентных меток требовал разрушения клеточной мембраны.

Кай Джонссон, профессор химических наук и инженерии в EPFL (Швейцария), не участвовавший в исследовании: "Это исследование показывает, как микрофлюидное сжатие клеток вместе со специфической химической маркировкой можно использовать для присоединения различных синтетических флуорофоров к внутриклеточным белкам с исключительной специфичностью".

Нормальное поведение клеток

Исследователи полагают, что техника сжатия клеток должна работать практически с любым типом клеток. На данный момент они успешно опробовали ее на более чем 30 различных типах клеток млекопитающих.

Важное преимущество: при прохождении процедуры сжатия клетки не показывают изменений в экспрессии генов. В отличие от этого, при применении к клеткам электрического разряда (техника, часто используемая для доставки ДНК и РНК) затрагивается более 7000 генов.

Армон Шарей: "Можно предположить, что сжатая клетка, вероятно, будет вести себя более или менее нормально, что критически важно, когда вы пытаетесь изучать подобные процессы".

Компания SQZ Biotech, основанная исследователями из MIT, включая Шарея, Лангера и Дженсена, лицензировала технологию сжатия клеток и использует ее для инженерии иммунных клеток с целью улучшения их способности атаковать раковые клетки.