Новый зонд помог сделать открытия о функциях клеток
Исследователи из Университета Цинциннати разработали новый зонд для изучения клеток, который уже привел к новым знаниям о некоторых клеточных процессах.
Работа под руководством Цзяцзе Дяо и Юцзе Суня была опубликована в ACS Sensors. Исследование сосредоточено на органеллах, называемых эндолизосомами. Лизосомы — это «центры переработки» клетки, а эндолизосомы — их подтип, который начинается как другая органелла — эндосома.
Изучение лизосом важно, так как их аномалии приводят к лизосомным болезням накопления, а также связаны с нейродегенеративными заболеваниями и раком. «Если лизосомы работают неправильно, в клетке накапливается много "отходов", что в конечном итоге приводит к её гибели», — пояснил Цзяцзе Дяо.
При переходе из эндосомы в лизосому pH внутри органеллы меняется с нейтрального на кислый. Если среда недостаточно кислая, лизосомы не могут правильно выполнять свою работу.
Новый зонд
Ранее команда разработала зонд ECGreen, который становился ярко-зелёным в более кислой среде, но у него был недостаток: невозможно было точно измерить абсолютное значение pH.
Новый зонд светится зелёным в нейтральной среде и красным — в кислой. «У нас есть красный и зелёный сигналы, и, вычисляя их соотношение, мы можем определить точное значение pH. Это более надёжный и точный метод», — отметил Дяо.
Исследование в действии
Используя новый зонд, исследователи обнаружили, что независимо от условий и типа клетки (нормальной или аномальной) поддерживается постоянная скорость превращения ранних эндосом в поздние эндосомы/лизосомы.
«Мы впервые обнаружили, что этот процесс контролируется сложным белковым механизмом. Он строго регулируется, и нельзя пропустить ни одного этапа, даже в чрезвычайной ситуации», — заявил Дяо.
Применение зонда
С помощью зонда можно определить местоположение, количество, pH и размер эндолизосом. На основе этих данных команда разрабатывает программное обеспечение на основе машинного обучения для быстрой диагностики проблем с лизосомами. Этот метод может быть быстрее и дешевле, чем секвенирование генов и белков.
«Вам нужно всего лишь провести окрашивание, и через 10 минут у вас будет вся информация. Мы пытаемся создать систему для быстрой диагностики», — сказал Дяо.
Исследователи также изучают методы лечения, влияющие на процесс превращения эндосомы в лизосому, чтобы ускорить его, в том числе с использованием света.
«Наши результаты демонстрируют, что разработка небольших флуоресцентных зондов для биовизуализации, особенно в сочетании с микроскопией высокого разрешения, — чрезвычайно перспективное направление», — добавил Юцзе Сунь.
Команда работает над патентованием и коммерциализацией технологии. «Это действительно классическая работа, ставшая результатом сотрудничества. Взаимодополняющий опыт наших групп — ключ к успеху», — заключили исследователи.