Новый метод визуализации для одновременного наблюдения множества белков
Исследователи из Института науки и технологий Тэгу Кёнбук (DGIST) разработали инновационный метод для одновременной визуализации до десятков различных белков в одной и той же клетке. Эта технология может помочь учёным выяснить сложные белковые взаимодействия, участвующие в дегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера, углубляя понимание их механизмов и позволяя проводить раннее обнаружение и лечение.
Понимание этих взаимодействий с помощью существующих технологий визуализации затруднено из-за недостаточного разрешения и невозможности одновременного обнаружения множества различных белков.
В недавнем междисциплинарном исследовании команда под руководством профессоров Де Вона Муна и Су-Ила Ина из DGIST разработала инновационный подход, расширяющий применение вторично-ионной масс-спектрометрии (SIMS) из её первоначальной цели в полупроводниковой промышленности в область биомедицинской визуализации. SIMS позволяет анализировать состав поверхностей и предлагает очень высокое разрешение.
В этом новом подходе различные наночастицы оксидов металлов индивидуально присоединяются к антителам, которые связываются с определёнными целевыми белками. Масс-спектрометр может легко обнаруживать эти наночастицы даже при низких дозах облучения, что оставляет клеточную ткань неповреждённой и позволяет проводить множественные анализы на одних и тех же клетках. Теоретически с помощью этого подхода можно одновременно анализировать десятки белков. Это значительно превосходит существующие подходы на основе флуоресценции, которые позволяют одновременно визуализировать около четырёх белков.
Исследователи использовали свой метод для сравнения распределения белков в ткани мозга мышей, которые были либо здоровы, либо имели болезнь Альцгеймера. Они показали, что ценную информацию можно получить, наблюдая множественное распределение белков в гиппокампе, и продемонстрировали, как оно различается у здоровых и больных мышей.
Профессор Мун говорит: «Особой изюминкой этой работы для меня стало сотрудничество многих исследователей из разных областей, таких как химики, эксперты по наночастицам, врачи и биологи. Это было непросто и заняло много времени, но было захватывающе наблюдать за прогрессом. Теперь мы можем визуализировать множественные белки на клеточных мембранах с пространственным разрешением 300 нанометров».
Он ожидает, что этот новый подход к визуализации станет важным инструментом для углубления нашего понимания дегенеративных заболеваний. «Предложенная методика может быть использована для выяснения ранних стадий болезни Альцгеймера, что, в свою очередь, позволит проводить раннее обнаружение и лечение», — говорит он.