Молекулярний мікроскоп

Нова технологія дозволить вченим заглянути в окрему клітку

Знання того, як білки ведуть себе всередині окремих клітин людини, може розповісти нам, чи будуть ці клітини жити, вмирати чи буде порушена їх функція – це та важлива інформація, яка дозволить діагностувати хвороби.

В даний час отримання такої детальної інформації вкрай складно через недосконалість аналітичного методу, що вимагає проаналізувати як мінімум сотні, якщо не тисячі, клітин з узятих зразків.

Вчені Тихоокеанської північно-західної національної Лабораторії (PNNL) створили «молекулярний мікроскоп», здатний виявити та ідентифікувати білки всередині зразків, що складаються всього лише з декількох клітин або навіть з однієї єдиної клітини, і застосовувати такий прилад для того, щоб розрізнити тканину, уражену хворобою від здорової.

Новий апарат може аналізувати зразки тканини в 500 разів менші, ніж ті, які були потрібні для ідентифікації протеїну за іншими технологіями. В одному з дослідів вчені за допомогою нового апарату змогли виявити приблизно 650 білків в одиничній клітині тканини легень людини.

В іншому досліді вони використовували цей апарат для діагностики невеликих зразків тканини підшлункової залози людини в лабораторній чашці Петрі, щоб виявити, чи була тканина діабетичною або здоровою (хворі панкреатичні клітини можуть блокувати виробництво інсуліну і викликати діабет першого типу).

Дослідники також застосували цю технологію до розпізнавання білків, витягнутих з невеликої кількості клітин здорового мозку людини, легенів, печінки і матки. Вони сподіваються, що такий підхід призведе до більш цілеспрямованих і персоніфікованих діагнозів захворювань.

Згідно з новою методикою спочатку відбираються зразки тканини в мікроскопічні осередки, нанесених методом травлення на поверхню скляного чіпа. Потім за допомогою автоматизованої руки робота витягнуті і ізольовані білки переносяться в кожне поглиблення і вчені для ідентифікації білків використовують мас-спектрометр.

Досі технології ідентифікації білка могли давати тільки загальну картину великих зразків, але не містили детальної інформації про білки в окремих клітинах або в дуже маленьких скупченнях клітин.

«Ми можемо тепер для аналізу «знайти голку в стозі сіна», тоді як раніше ми змушені були аналізувати «голки і стіг сіна» разом»,- говорить хімік Дерзкий Келлі (Ryan Kelly). Він і його колега Їнг Жу (Ying Zhu), працюють у Тихоокеанській північно-західній національній Лабораторії (PNNL) і є співавторами дослідження, опублікованого минулого літа в журналі Angewandte Chemie».

Головна проблема полягає в тому, що робота зі зразками настільки малого розміру дуже ускладнена з тієї причини, що частина матеріалу втрачається в ході процесу на кожному етапі роботи.

Нова система розглядає це питання, застосовуючи мікроскопічні осередки, які зводять до мінімуму область поверхні, на яку могли б осісти білки.

Девід Гудлетт (David Goodlett), хімік з Університету Штату Меріленд, який не брав участі в роботі, називає цей спосіб грандіозним проривом вперед.

Вчені розробили «витончене рішення цієї проблеми», - говорить він.

Науковці вже застосовують цю технологію для ідентифікації білків окремих клітин пухлини, циркулюючих в крові пацієнтів з раком простати. Здатність виявляти такі малі складові в цих клітинах могла б бути корисною для пояснення факту, чому деякі нездорові тканини стають резистентними до ліків.