Новый наносенсор, способный определять механизмы воздействия лекарств на раковые клетки в считанные минуты, был открыт группой исследователей из США. Как правило, определение таких механизмов – трудоемкий процесс, который может занять несколько недель или даже месяцев при использовании обычных методов анализа. А новая техника позволяет быстро отображать результаты терапии и действие лекарств. Возможно, в будущем её удастся использовать для быстрого и безопасного выявления потенциальных экологических угроз.

Новый сенсор, предложенный группой исследователей из University of Massachusetts Amherst (США), состоит из золотой наночастицы, связанной с тремя флуоресцентными белками – красным, зеленым и синим.

Находясь в связанном состоянии с наночастицей, белки не излучают. Но, когда комплекс из наночастиц и белков добавляют к раствору с клетками человека, которые были обработаны некоторыми лекарствами, наночастицы золота связываются с клеточной поверхностью, «выпуская» белки, у которых в свободном состоянии «включается» флуоресценция.

Характер «включенной» флуоресценции существенно зависит от того, какие лекарства были использованы для лечения клеток и каков был механизм их действия. Глядя на полученный рисунок флуоресценции, ученые могут наблюдать изменения клеточной поверхности, которые указывают на конкретные схемы действия препаратов.

Ключевым моментом работы, как считают сами ученые, стал правильный подбор флуоресцентных белков из широкого спектра имеющихся вариантов.

Проведя комплексное тестирование различных структур, учёные выбрали три цвета, которые имеют минимальные перекрестные спектральные помехи (т.е. с хорошо разделенными между собой полосами поглощения и испускания излучения). Еще одним важным моментом был обязательный выбор белков, которые могут обратимо связываться с золотыми наночастицами. Исследователи отмечают, что им пришлось провести подробные исследования блокирования флуоресценции, что позволило выбрать устойчивые комплексы.

Созданные таким образом наносенсоры могут использоваться для всех типов клеток. Кроме того, техника не требует каких-либо дополнительных шагов по их обработке перед проведением анализа, что существенно ускоряет считывание ситуации (по сравнению с обычными методиками анализа).

Команда тестировала разработанную технику на нескольких обычных противораковых препаратах, режим действия которых хорошо изучен. Как отмечают участники группы, при взаимодействии с клетками, подвергшимися разными типам лечения, сенсоры демонстрировали характерные «отпечатки» флуоресценции.

В перспективе техника может найти применение в популярной на сегодняшний день персонализированной медицине. Метод также может хорошо и довольно оперативно охарактеризовать потенциальную опасность для окружающей среды, к примеру, промышленных химикатов и других веществ.

В настоящее время исследователи продолжают работу в выбранном направлении. Они активно ищут способы преобразования технологии для использования в коммерческих целях в экологии и фармацевтической промышленности.

Подробные результаты работы опубликованы в журнале Nature.