Исследователи из Института химии Китайской академии наук разработали инновационный нанопоровый зонд, который позволяет в режиме реального времени отслеживать биомолекулы в отдельных живых клетках. Результаты научной работы опубликованы в PNAS.
Понимание молекулярных процессов, происходящих в отдельных живых клетках, крайне важно для изучения клеточной гетерогенности, дифференцировки, старения и прогрессирования заболеваний. Однако традиционные подходы обычно предполагают микроманипуляции или забор образцов с последующим измерением в автономном режиме, что затрудняет отслеживание динамических биохимических изменений в реальном времени.
Чтобы решить эту проблему, ученые разработали устройство, в котором наносотовая мембрана из оксида алюминия сочетается со стеклянной нанопористой мембраной, содержащей функционализированные нанопоры белка порина А из микобактерий (Mycobacterium smegmatis).
Первая мембрана обеспечивает эффективную и неразрушающую молекулярную экстракцию, а белковая нанопора выполняет одноканальное электрическое детектирование. Под совместным воздействием диффузии и приложенного электрического поля внутриклеточные молекулы мигрируют через наносотовую мембрану к белковой нанопоре. Их перемещение приводит к возникновению характерных токовых сигналов, что позволяет идентифицировать отдельные молекулы и определять их концентрацию.
Используя модель нейрона гиппокампа для имитации ишемически-гипоксического повреждения клеток, исследователи одновременно отслеживали динамические изменения трех биологически важных молекул: глутамата (Glu), аскорбиновой кислоты (AA) и аденозинтрифосфата (ATP). Они играют важную роль в развитии патологического процесса, связанного с повреждением нервной ткани.
По сравнению с существующими технологиями анализа отдельных клеток эта платформа обладает рядом заметных преимуществ:
- минимальное повреждение клеток при длительном непрерывном наблюдении,
- извлечение веществ непосредственно из их природного местоположения с мониторингом в режиме реального времени,
- одновременное обнаружение нескольких целевых молекул.
В этой работе успешно применяется технология нанопорового зондирования внутри живых клеток, которая представляет собой мощную платформу для изучения клеточных процессов и механизмов развития заболеваний на уровне отдельных молекул.
Ранее в Центральном университете создали ИИ-метод для ранней диагностики воспалительных заболеваний, основанный на анализе иммунных клеток.
