Mesterséges kapuk nyíltak a sejtek belsejébe

Amerikai kutatók új módszert alakítottak ki az élő rendszerek molekuláris szintű vizsgálatára. Felfedezésük egészen új utakat nyithat a sejtek belső működésének megértésében, fényképzésében és módosításában.

A University of Wisconsin-Madison kutatóinak olyan módszert sikerült kidolgozniuk, amely az eddigiektől eltérően teszi lehetővé az élő szervezetek molekuláris szintű vizsgálatát. A kutatók nanokristályok alkalmazásával mesterséges pórusokat hoztak létre a sejtek membránján (a sejthártyán) úgy, hogy a membránokat és a kristályokat tartalmazó oldatra feszültséget kapcsoltak.

A nanokristályok segítségével teljesen új megközelítésben lehet majd vizsgálni a sejt belsejében zajló folyamatokat. A szervetlen anyagokból készült félvezető nanokristályok (quantum dots) mérete a milliméter egymilliomod része. Ez annyira apró, hogy elektronok hozzáadásával vagy eltávolításával befolyásolhatóak a kristályok tulajdonságai. Dan van der Weide és Robert Blick feszültséget kapcsoltak egy olyan oldatra, amely az élő sejtekéhez hasonló mesterséges biológiai membránokat és nanokristályokat tartalmazott. A kutatók azt találták, hogy feszültség hatására a kristályok besüllyednek a membránba, és olyan gyűrűket formálnak, amelyek pórusként képesek funkcionálni.

Sejtjeink membránjaiban olyan pórusok találhatóak, amelyek az ionok befelé, illetve kifelé történő áramlását szabályozzák. Az ionáramlás elektromos feszültséget alakít ki a sejtek és környezetük között, ami többek között lehetővé teszi a sejtek egymás közötti kommunikációját. Ilyen módon mennek végbe a sejtek közötti jelátviteli folyamatok, és a szervezetünkbe kerülő különféle kémiai anyagok is így fejtik ki hatásukat. Amikor például a koffein bejut a sejtekbe, a membránban serkenti ezeknek az ioncsatornáknak a nyílását és záródását.

A nanokristályok mesterséges pórusokat alakítanak ki a mesterséges membránokban, ami szintén serkenti az ionok áramlását. Az ionáramlás a megfelelő erősségű feszültséggel kívülről is kontrollálható.

Különféle színkódok alkalmazásával a nanokristályok fluoreszcens jelölőanyagként is alkalmazhatóak a sejtekben. Mivel nem halványulnak el és a méretük is kisebb mint tíz nanométer, használatuk egyre népszerűbbé válik a különféle gyógyászati kutatásokban. Ilyenek például a különböző molekulák sejten belüli mozgásának nyomon követése, vagy az idegsejtek receptorainak megjelölése. Kiemelkedő területnek számít a rákos sejtek elleni küzdelem, ahol a nanorészecskék célzottan a daganatos sejthez juttatnák a gyógyszert.

A jelenlegi kísérletben a kutatók izotópokkal jelölték meg és egerek vérkeringésébe juttatták a kristályokat, majd tomográfiás módszerrel követték őket. A kutatók azért választották ezt a jelölési módszert, hogy a mesterséges pórusok működését képi formában is meg lehessen jeleníteni. Ezzel egy időben folyamatosan mérték a pórusok körül kialakuló feszültséget is.

Az eredmények azt mutatták, hogy a nanokristályok létrehozták a pórusokat, és a mesterséges pórusok működése feszültséget gerjesztett a kísérletben használt mesterséges membránokban. A kutatók úgy gondolják, hogy a nanokristályok képesek lennének hasonlóan funkcionálni természetes membránokban is, például izom- és idegsejtekben. A következőkben ezt vizsgálják, és arra is kíváncsiak, hogy milyen körülmények hatására nyílnak meg, illetve záródnak be a mesterséges pórusok.

Illyés András