Nanocsipesszel fognak turkálni a sejtjeinkben

2018.12.04. 22:01

Elektromos impulzusokkal kinyerhetővé válhatnak a sejtek DNS-ei, fehérjéi és szervecskéi anélkül, hogy maguk a sejtek megsemmisülnének – világított rá egy új kutatás.

Hála a rohamléptékkel fejlődő technikáknak, folyamatosan egyre több és több mindent tudunk meg a sejtek működéséről. Számos kérdés ugyanakkor egyelőre még megválaszolatlan maradt. Példának okáért az egyes sejttípusokon – izomsejteken, agysejteken, zsírsejteken - belül is akadhatnak jelentős különbségek; hiába tűnnek kívülről egységesnek, molekuláris szinten komoly eltérések tapasztalhatók közöttük.

Márpedig ennek a mélyben szunnyadó diverzitásnak a katalogizálása elengedhetetlen, ha a sejtek legalapvetőbb működésének titkát meg akarjuk fejteni – a megfelelő tudás birtokában jobb modelleket alkothatnak a tudósok a betegségek lefolyásáról, valamint specifikus, egyénekre szabott terápiákat dolgozhatnak ki.

Az emberi idegsejt illusztrációjaForrás: Science Photo Library/PIXOLOGICSTUDIO/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Pixologicstudio/Science Photo Li

Belenyúlni úgy a sejtekbe, hogy közben nem romboljuk szét őket

A különbségeket vizsgáló eddigi metódusok nem voltak épp a leghatékonyabbak. Ez arra vezethető vissza, hogy a kutatók nem tudtak olyan módon a sejtek belsejébe nyúlni, hogy azokat meg ne sértsék és tartalmukat össze ne keverjék. A sejttartalom természetes térbeli elrendeződésének megszűnése mellett a sejtekben idővel végbemenő molekuláris változások is követhetetlenné váltak.

Az Imperial College London munkatársai, Joshua Edel és dr. Alex Ivanov ezért egy újfajta technikát dolgozott ki, amely megkíméli a sejtek belsejét a nem kívánt roncsoló hatásoktól – úgy nyerik ki az élő sejtekből a tanulmányozni kívánt molekulákat, hogy közben nem pusztítják el azokat, vagy nem sértik meg tartalmukat.

Tulajdonképpen egyfajta csipeszt hoztunk létre, amivel élő sejtből valós időben, minimális mennyiségben kihalászhatjuk a szükséges molekulákat, anélkül, hogy elpusztítanánk magát a sejtet" – írta közleményében Edel. Hozzátette: már gyakorlatban is demonstrálták, hogy bizonyos sejtalkotók – például az energiatermelő mitokondriumok, a gének aktivitását kontrolláló transzkripciós faktorok, sőt még a sejtmag DNS-e is – problémamentesen és biztonságosan kiszedhetők a nekik otthonul szolgáló környezetből.

A mitokondrium szerkezeteForrás: Science Photo Library/SCIEPRO/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Sciepro/Science Photo Library

A friss megközelítés mankót jelenthet a tudósoknak abban, hogy megteremthessék az egyetemes „emberi sejtatlaszt", ami betekintést nyújt az ép, egészséges sejtek működésébe és egyúttal megmutatja azt is, milyen betegséghez vezető hibák következhetnek be legalapvetőbb alkotórészünkben.

Elektromos mező adja a nanocsipesz lelkét

Semmiképpen sem hagyományos értelemben vett csipeszt képzeljünk el, hanem elképesztően hegyes üvegrudacskákat. A rudak végén szénalapú elektródák helyezkednek el, a kísérletben ehhez grafitot használtak. A két üvegrúd hegyének átmérője egyenként az 50 nanométert (a nanométer a milliméter egymilliomod része) sem éri el, az elektródák közötti hézag pedig mindössze 10-20 nanométert tesz ki.

A nanocsipesz működése az úgynevezett dielektroforézis jelenségen alapul. Az előbb említett kis résben váltakozó árammal hozzák létre azt a lokalizált, kívánt erősségűre kalibrált elektromos mezőt, ami aztán csapdába ejti, majd kivonja a tanulmányozni kívánt objektumokat, vagy részecskéket a sejtből.

A nanocsipesz működésének illusztrációjaForrás: Imperial College London

Sci-fibe illő sejtoperáció

A friss és ropogós technika ma még lehetetlennek gondolt kísérletek hosszú sorát teheti kivitelezhetővé. Például az idegsejteknek a többi sejttől eltérően jóval több energiára van szüksége ahhoz, hogy megfelelően működjenek, ennélfogva számos mitokondrium segíti tüzelésüket. E szervecskék eltávolításával vagy éppen hozzáadásával a neuronok funkcionálását is variálhatjuk, behatóbban megismerve az egyes neurodegeneratív kórképek megjelenésének hátterét.

A nanocsipeszről bővebben a Nature Nanotechnology című tudományos folyóiratban olvashat.