Ученые из Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» совместно с коллегами из Великобритании и Японии предложили метод микроскопии, позволяющий исследовать живые клетки в нанометровом разрешении, не нанося им урона. Новый способ может использоваться для лечения онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний, а также болезни Альцгеймера и Паркинсона.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nanoscale.

Для здоровья организма очень важна жесткость клеток, в первую очередь это касается цитоскелета – каркаса, обеспечивающего адаптацию клетки к среде. От его свойств напрямую зависит, например, качество работы сердечно-сосудистой системы. Нарушения свойств цитоскелета приводят к раку, сердечной недостаточности и другим заболеваниям.

На сегодняшний день жесткость клеток измеряют методом атомно-силовой микроскопии (АСМ). Но у этого подхода есть значительный недостаток – при сканировании происходит серьезная деформация и изменение свойств живых клеток, приводящая к их гибели, что не позволяет получит данные нужной точности.

Исследователи усовершенствовали методику АСМ, совместив ее с другим методом – сканирующей ион-проводящей микроскопией. Ранее этот подход применялся только для визуализации поверхностей, и впервые был использован для измерения жесткости клеток.

«В основе ион-проводящей микроскопии – бесконтактное сканирование с помощью особой нанопипетки, через которую проходит поток ионов хлора. По изменению ионного тока отслеживается позиция нанопипетки. Данная методика позволяет с большой точностью «ощупать» локальную структуру клетки», – рассказал один из авторов работы, старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории биофизики НИТУ «МИСиС» Петр Горелкин.

Нанопипетка в ходе сканирования приближается к поверхности достаточно близко, чтобы силы Ван-дер-Ваальса начинали действовать на проходящие через ее отверстие ионы, увеличивая или уменьшая их поток. Метод, по словам создателей, будет полезен для детального изучения движений клетки и клеточного деления.

«Развитие этого уникального подхода позволит намного лучше изучить функционирование клеточного цитоскелета, что сильно продвинет вперед исследования сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний, болезни Альцгеймера и Паркинсона», – отметил Горелкин.

В дальнейшем ученые планируют адаптировать метод сканирующей ион-проводящей микроскопии для исследования механизмов развития нейродегенеративных заболеваний. Другое направление работ коллектива – изучение механических свойств цитоскелета различных тканей для разработки новых противораковых препаратов.

Автор: Ирина Слепухина