Колко тежи живота?

Новата Везни може да претегля теглото на една жива клетка

Новата скала може да измерва масата на тази единична клетка - и дори да записва милисекундни промени. © Martin Oeggerli, micronaut.ch / ETH Цюрих / Uni Basel
чете на глас

Бързо и точно: изследователите са разработили скала, която може да претегля живите клетки в реално време. За първи път могат да се регистрират дори малки промени в теглото - с резолюция от милисекунди и трилионна част от грам. Дори първите тестове за претегляне разкриха изненадващи резултати: Масата на живите клетки на бозайниците се колебае постоянно всяка секунда. Това фино трептене отразява процесите в клетъчния метаболизъм, както съобщават изследователите в списание „Nature“.

Независимо дали са земни червеи, слънчоглед или човек - всички се състои от клетки. Тяхната форма, размер и тегло се определят решаващо от метаболитните процеси в тези най-малки единици от живота. Теглото на живите клетки и по-специално тяхната промяна може да даде ценна информация за това, което се случва вътре в тях. Но измерването на тези промени в реално време не беше възможно. Просто нямаше подходящ метод за измерване.

Висеше с главата надолу

Това се промени сега. Даниел Мюлер от ETH Цюрих и неговите колеги са разработили скала за нови клетки, която може да направи точно това. За претегляне клетките се поставят при контролирани условия в камера за клетъчна култура. Рамото за вафли, тънка, прозрачна силиконова вафла, покрита с колаген или фибронектин, се затваря до дъното на камерата. Ако докосне клетка, я вдига.

„За измерванията клетката виси почти главата на първата страна от долната страна на миниатюрен конзол“, обяснява Готхолд Флашнер от ETH Цюрих. Син, импулсен лазер сега кара основата на конзолата да вибрира. Втори, инфрачервен лазерен лъч измерва вибрациите в предния край, където клетката виси, веднъж с и веднъж без клетка.

Вибрационната разлика разкрива маса

"От разликата на двете трептения може да се изчисли масата на клетките", обяснява Дейвид Мартинес-Мартин. Компютърен екран показва теглото и неговата промяна като графика. Изследователите могат да прочетат това в реално време през целия период на измерване, било то милисекунди или дни. показ

Например, може да се види как теглото се променя по време на клетъчния цикъл и деленето на клетките, какво влияние имат различните вещества върху масата на клетките или какво се случва, когато вирусът ги атакува. Тъй като измервателният апарат и клетъчната култура са монтирани директно на сцената на флуоресцентен микроскоп, в допълнение към измерването на теглото, всичко, което се случва едновременно вътре в клетките, може да бъде заснето и наблюдавано.

Фини колебания

Дори първите измервания с тази клетъчна скала разкриха изненадващо: „Установихме, че теглото на живите клетки се колебае непрекъснато с един до четири процента“, казва Mart nez-Mart n. Водени от енергийния баланс и водния транспорт, клетките показват такива бързи и фини колебания на масата през целия си клетъчен цикъл. Мъртвите клетки, от друга страна, не показват тези колебания във втория диапазон, както откриха биофизиците.

Изследователите са ентусиазирани: „Ние виждаме неща, които никой досега не е виждал преди нас“, казва Fl schner. Клетъчната скала обаче не е интересна само за основните клетъчни биологични изследвания, но и за медицинската и фармацевтичната индустрия. Може да се използва за изследване на патологичния растеж на клетките или за тестване на влиянието на лекарствата върху клетъчния метаболизъм. Дори материалните учени вече се интересуват от баланса. „Всичко се отнася до така наречената функционализация на наночастиците, което означава промяна на повърхностите на много малки частици“, обяснява Mart nez-Mart n.

Учените са патентовали своя нов метод на претегляне. Швейцарската компания Nanosurf AG вече работи като лицензополучател на устройство, готово за производство. Следователно шансът учени от различни дисциплини да могат да използват клетъчните везни е добър. (Природа, 2017; doi: 10.1038 / nature24288)

(Швейцарски федерален технологичен институт Z rich (ETH Цюрих), 27.10.2017 - NPO)