„Прост, но мощен“: Виждане на клетъчна секреция както никога досега – Източникът

Наскоро станахме свидетели на зашеметяващите изображения на далечни галактики, разкрити от телескопа James Webb, които преди това бяха видими само като размазани петна. Вашингтонският университет в Св. Изследователите на Луис са разработили нов метод за визуализиране на протеините, секретирани от клетките, със зашеметяваща разделителна способност, което го прави версията на Джеймс Уеб за визуализиране на секрецията на единични клетъчни протеини.

Шрикант Сингаманени, професорът по машинно инженерство и наука за материалите на Lilyan & E. Lisle Hughes в Инженерното училище McKelvey и Anushree Seth, бивш постдокторант в лабораторията на Singamaneni, разработиха анализа FluoroDOT, който представиха в публикация от авг. 5 в дневника Методи за клетъчни отчети. Високочувствителният анализ е в състояние да види и измери протеините, секретирани от една клетка за около 30 минути.

В сътрудничество с изследователи от Медицинския факултет на Вашингтонския университет и други университети, те откриха, че анализът FluoroDOT е многофункционален, евтин и адаптивен към всяка лабораторна среда и има потенциала да предостави по-цялостен поглед върху тези протеини от широко използваните съществуващи анализи . Биомедицинските изследователи търсят тези секретирани протеини за информация относно комуникацията от клетка към клетка, клетъчно сигнализиране, активиране и възпаление, наред с други действия, но съществуващите методи са с ограничена чувствителност и може да отнеме до 24 часа за обработка.

плазмон-флуорплазмонно подобрен наноетикет, разработен в лабораторията на Сингаманени, който е 16 000 пъти по-ярък от конвенционалните флуоресцентни етикети и има съотношение сигнал/шум почти 30 пъти по-високо.

„Плазмоничните флуори са съставени от метални наночастици, които служат като антени за извличане на светлина и засилване на флуоресцентното излъчване на молекулярните флуорофори, като по този начин го правят ултраярка наночастица“, каза Сингаманени.

Тази свръхярка емисия на плазмоничен флуор позволява на потребителя да види изключително малки количества секретиран протеин, което не е в състояние да направи в съществуващите анализи, и да измерва цифрово сигналите с висока разделителна способност, като използва броя на частиците или точковия модел на клъстер, или на място, използвайки персонализиран алгоритъм. Освен това не изисква специално оборудване. Сингаманени и неговите сътрудници за първи път публикуваха работата си с плазмоничния флуор в Nature Biomedical Engineering през 2020 г.

Патентованата плазмонична флуорна технология е лицензирана от Службата за управление на технологиите във Вашингтонския университет в St. Луис до Auragent Bioscience LLC.

„Използвайки прост флуоресцентен микроскоп, ние сме в състояние едновременно да изобразим клетка заедно с пространственото разпределение на протеините, секретирани около нея“, каза Сет, който е работил в лабораторията на Сингаманени и сега е главен учен в клетъчните приложения за Auragent Bioscience. „Видяхме интересни модели на секреция за различни видове клетки. Този анализ също така позволява едновременна визуализация на два вида протеини от отделни клетки. Когато множеството клетки са подложени на едни и същи стимули, можем да различим клетките, които секретират два протеина едновременно от тези, които секретират само един протеин или изобщо не секретират.”

Philips

За да потвърди технологията, екипът използва протеини, секретирани от човешки и миши клетки, включително имунни клетки, заразени с Mycobacterium tuberculosis.

Един от сътрудниците и съавторите, д-р Дженифър А. Филипс, професор Теодор и Берта Брайън в катедрите по медицина и молекулярна микробиология и съдиректор на отдела по инфекциозни болести в Факултета по медицина, е използвала анализът FluoroDOT в нейната лаборатория.

„Когато Mycobacterium tuberculosis зарази имунните клетки, тези клетки реагират чрез секретиране на важни имунни протеини, наречени цитокини“, каза Филипс. „Но не всички клетки реагират на инфекция по същия начин. Анализът FluoroDOT ни позволи да видим как отделните клетки в популацията реагират на инфекция – да видим кои клетки секретират и в каква посока. Това не беше възможно с по-старата технология.”


Това изследване беше подкрепено от финансиране от Националната научна фондация, Националните здравни институти (R21CA236652, R21EB030171, 2R01_AI087682, R01_304AI130454, R56AI14732).

Плазмоничната флуорна технология е лицензирана от Службата за технологичен мениджмънт във Вашингтонския университет в St. Louis към Auragent Bioscience LLC и има заявен патент. Jingyi Luan, Jeremiah J. Morrissey и Srikanth Singamaneni са съоснователи и акционери на Auragent Bioscience LLC.

Инженерното училище McKelvey във Вашингтонския университет в St. Louis насърчава независимото проучване и образование с акцент върху научните постижения, иновациите и сътрудничеството без граници. McKelvey Engineering има най-високо класирани изследователски и магистърски програми в отделите, особено в областта на биомедицинското инженерство, екологичното инженерство и компютърните технологии, и има една от най-селективните бакалавърски програми в страната. Със 140 редовни преподаватели, 1387 студенти, 1448 студенти и 21 000 живи възпитаници, ние работим за решаване на някои от най-големите предизвикателства пред обществото; да подготви студентите да станат лидери и да правят иновации през цялата си кариера; и да бъде катализатор на икономическото развитие на St. Регион Луис и извън него.