19:05 2023-10-03
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Sondele fluorescente și radiometrice oferă cercetătorilor date mai detaliate
_ Sondele fluorescente și radiometrice oferă cercetătorilor cu date mai detaliate
Jiajie Diao și Yujie Sun de la Universitatea din Cincinnati au o abordare simplă a cercetării: păstrați o minte deschisă și urmăriți datele oriunde vă conduc.
Aceasta înseamnă că chiar și descoperirile accidentale sunt luate în serios, iar calea către obiectivele lor nu este întotdeauna directă de la punctul A la punctul B. Această mentalitate a condus la o colaborare fructuoasă, cercetătorii publicând recent articole despre noi sonde care oferă mai multe informații despre modul în care funcționează celulele în revistele Chemical Science și Biosensors și Bioelectronics.
Sondele anterioare dezvoltate de echipă s-au concentrat pe o structură specializată numită lizozom care acționează ca „centru de reciclare” în interiorul celulelor, reutilizand rupte. sau materiale defectuoase în diferite scopuri. Nivelurile anormale ale pH-ului din lizozomi sunt asociate cu disfuncționalități celulare care pot duce la boli precum cancerul și boala Alzheimer.
Două generații anterioare de sonde au furnizat informații din ce în ce mai detaliate despre aciditatea lizozomului la nivel celular, dar lungimile de undă scurte de lumină care a activat sonda nu au fost suficient de puternice pentru a pătrunde în țesut.
„A trebuit să folosim lungimi de undă mai scurte pentru a excita sonda și, în mod normal, sunt lungimi de undă vizibile, astfel încât penetrarea lor este într-adevăr limitată”, a spus Diao. Ph.D., profesor asociat la Departamentul de Biologie a Cancerului din Colegiul de Medicină din UC. „Nu am putut merge adânc, așa că este bun pentru imagistica celulară, dar nu este bun pentru țesut sau cercetare în organismele vii (in vivo).”
Cel mai recent progres al cercetătorilor a fost folosirea a două energie mai scăzută. fotoni cu o lungime de undă mai mare pentru a activa sondele. Denumite imagini cu doi fotoni, lungimile de undă mai lungi pot pătrunde mai adânc, astfel încât să se poată face cercetări pe modele animale și țesuturi umane.
Sun și Diao au dezvoltat trei sonde cu doi fotoni care se localizează în diferite zone ale celulelor și pot poate fi folosit pentru a vizualiza mai bine organitele sau structurile specializate din interiorul celulelor.
„Poate fi folosit pentru microscopia cu doi fotoni pentru a afișa imagini 3-D ale celulelor, organoidelor și țesuturilor”, a spus Sun, Ph.D. ., profesor la Departamentul de Chimie a UC. „Dezvoltăm noi sonde fluorescente care absorb doi fotoni, care sunt sensibile la diverși factori, cum ar fi pH-ul, vâscozitatea și speciile ionice.”
„De multe ori, măsurarea țesuturilor sau chiar in vivo este mai importantă decât celular”, a adăugat Diao. „Această sondă va ilumina organele individuale și este mult mai bună decât sondele comerciale cu doi fotoni disponibile în prezent.”
Cercetătorii care testează noi tratamente pentru boli precum cancerul măsoară viabilitatea celulelor sau dacă o celulă moare sau nu. sau rămâne activă, după ce intră în contact cu un tratament.
„Când dai un tratament, primul lucru pe care îl verifici întotdeauna este viabilitatea celulară”, a spus Diao.
În mod tradițional, viabilitatea celulelor a fost măsurată prin analizarea unei populații mari de milioane de celule în același timp, ceea ce Diao a spus că este ca și cum ar da unui întreg grup de studenți aceeași notă la examen, pe baza scorului lor mediu.
„Așa cum toată lumea poate. simt la un moment dat, este nedrept, pentru că toată lumea este diferită”, a spus Diao. „Și fiecare celulă este diferită.”
Progresul în domeniul biologiei celulare a condus la un nou interes pentru măsurarea viabilității celulelor individuale, ceea ce este ca și cum ai nota fiecare student pe baza propriei performanțe la examen. Acest lucru oferă cercetătorilor informații mai specifice, arătând modul în care diferitele tipuri de celule reacționează la tratamentele testate.
Când lucrau la sonda anterioară care măsura nivelurile de aciditate ale celulelor, Diao și Sun au creat o versiune de control care nu era sensibil la modificări ale nivelului pH-ului. Complet accidental, ei au descoperit că, deși această versiune a sondei era similară structural, ea s-a comportat diferit, situându-se la diferite organele.
Noua sondă colorează inițial mitocondriile celulei, care acționează ca o centrală electrică care furnizează energie celulei. Dar atunci când celula este deteriorată, sonda se mișcă singură și colorează nucleul, care conține materialul genetic al celulei.
„În cele din urmă, semnalul de pe mitocondrii va începe să se estompeze, iar semnalul de pe nucleu va ajunge. mai puternic, astfel încât prin măsurarea raportului de intensitate a culorii dintre mitocondrii și nucleu, putem evalua cantitativ viabilitatea celulelor individuale", a spus Diao. „Este un concept foarte nou. Nimeni nu a mai făcut asta înainte.”
Pe termen lung, echipa speră că sonda poate fi folosită pentru a afla mai multe despre diferențele biologice care afectează dacă o celulă este ucisă imediat printr-un tratament sau dezvoltă rezistență și nu este afectată.
„Trebuie să fie ceva diferit”, a spus Diao. „Vrem să omorâm celulele rele și vrem să facem ca celulele bune să trăiască mai mult. Vrem să ajutăm acest lucru la nivel individual de celule.”
Sun a spus că vor lucra și pentru a extinde ceea ce este cunoscut sub numele de fereastra spectrală a sondei sau lungimea de undă maximă care poate fi utilizată pentru activarea sondei.
„Deoarece fotonii cu lungime de undă mai lungă au o penetrare mai bună în țesut, vom putea vedea mai adânc”, a spus Sun.
Sun și Diao sunt co-directori ai Centrului UC pentru Imagistica Chimică în Biomedicină, care are scopul de a depăși limitele imagisticii prin dezvoltarea de noi metode, sonde și echipamente.
De când și-au unit forțele. , duo-ul a fost prolific în publicarea cercetărilor și a progreselor. Diao merită mentalitatea lor comună de a nu avea nicio noțiune preconcepută despre unde ar putea duce cercetarea pentru succesul lor.
„Cred că cel mai important lucru este să păstreze întotdeauna o minte deschisă, să comunice frecvent și să nu devină limitat.” el a spus. „Întotdeauna spunem că datele sunt date. De multe ori, cea mai mare luptă va fi lupta dintre o imaginație prestabilită.”
Cu obiective mai mari întotdeauna în minte, echipa de cercetare adaptează în mod constant așteptările și obiectivele atunci când văd o oportunitate. pentru un progres tangibil.
Diao a remarcat că inițial au început să lucreze împreună cu scopul de a dezvolta imediat o sondă cu doi fotoni, dar nu au avut experiența potrivită. În loc să se chinuiască fără rost, au schimbat vitezele, au dezvoltat sonde celulare și au dobândit cunoștințele necesare pentru a crea sonde cu doi fotoni.
Sun a spus că un alt aspect cheie al parteneriatului este studentul absolvent de chimie Rui Chen, care Diao și Sun co-consiliază.
„Rui a fost puntea dintre grupurile noastre și, prin urmare, Jiajie este pe deplin conștient de progresul pe care îl facem în laboratorul meu”, a spus Sun. „Experiența complementară dintre cele două grupuri ne face într-adevăr o echipă grozavă care să lucreze împreună sinergic. Sunt optimist cu privire la realizările noastre viitoare în domeniul bioimagisticii.”
Comentarii:
Adauga Comentariu