Использование нанотехнологий для внедрения сенсоров в поверхность клеток позволило ученым из Женского Госпиталя Бирмингема (Brigham and Women's Hospital (BWH) разработать базовую технологию для отслеживания межклеточных взаимодействий в реальном времени.

Инновация отвечает потребностям как науки, так и медицины, и обеспечивает возможность будущего понимания сложной биологии клетки, следить за трансплантированными клетками и разрабатывать эффективные методы лечения. Результаты исследований опубликованы в выпуске «Естественных Нанотехнологий» (Nature Nanotechnology («Cell-surface sensors for real-time probing of cellular environments»))

«Теперь мы можем наблюдать за тем, как отдельные клетки «разговаривают» друг с другом в реальном времени с беспрецедентной пространственной и временной точностью» – говорит Джеффри Карп (Jeffrey Karp), старший автор исследования и со-директор Центра Регенеративной Терапии (Regenerative Therapeutics (ReGen Rx)) из Женского Госпиталя Бирмингема. «Это позволяет нам с большой детализацией отслеживать «общение» клеток и взаимодействие с лекарственными препаратами, что может быть использовано в науке и разработке лекарств».

Вейян Зхао (Weian Zhao) (слева) и Джеффри Карп (Jeffrey Karp) сидят рядом с монитором, на котором изображена диаграмма, отражающая инновационную технологию наблюдения за межклеточными взаимодействиями в реальном времени.

Применение сенсоров разработчики ограничили измерением активности в объеме среды, в которой находится группа клеток. В исследовании ученые использовали нанотехнологии, чтобы прикрепить сенсор к мембране отдельной клетки, позволяя ему отслеживать сигналы в пределах клеточной наносреды. Прикрепление сенсора непосредственно к клетке позволяет использовать его для трансплантированных клеток и тканей.

«Пока эта технология может использоваться для слежения за межклеточными взаимодействиями на простом уровне, но она обладает потенциалом для ее использования в персонализированной медицине в будущем» – говорит Вейан Зхао, ведущий автор исследования в Центре Регенеративной Терапии (Regenerative Therapeutics (ReGen Rx)).

Карп добавляет: «Однажды мы сможем тестировать влияние лекарств на клеточные взаимодействия при подборе подходящей терапии для каждого конкретного больного».

Особенно исследователей поразили первичные данные, которые демонстрируют возможность использования их методики для слежения за средой, в которой находятся трансплантированные клетки в реальном времени. Никогда ранее такое не было возможным. Этот факт может стать ключевым для обеспечения более глубокого понимания сигналов от клеток, которые определяют очаги воспаления или, например, место прикрепления тех или иных клеток, что может впоследствии повлиять на лечение многих заболеваний.

«Новое исследование является значительным шагом вперед в наблюдении межклеточных взаимодействий в их естественной среде и будет способствовать разработке новых лекарств и диагностических методов» – говорит Урлич фон Андриан (Ulrich von Andrian), профессор Иммунопатологии из Гарвардской Медицинской Школы, не участвовавший в разработках.

Данная работа была профинансирована Национальным институтом здоровья США и Американской Сердечной Ассоциации (National Institutes of Health and the American Heart Association).