Используя электрические импульсы, «пинцет» может извлекать отдельные ДНК, белки и органеллы из живых клеток, не разрушая их. Над разработкой трудились ученые из Имперского колледжа Лондона. Их исследование, опубликованное в журнале Nature Nanotechnology, может помочь ученым в создании «атласа клеток человека» и дать новое представление о том, как функционируют здоровые клетки и что происходит в пораженных клетках.
Ученые постоянно расширяют свои знания о том, как функционируют клетки, но до сих пор остаются нерешенные вопросы. Это особенно справедливо для отдельных клеток одного типа, таких как клетки мозга, мышц или жировые клетки, которые все же сильно отличаются друг от друга по составу на молекулярном уровне. Составление «атласа» или «каталога» разнообразия клеток, кажущихся идентичными, может помочь исследователям лучше понять фундаментальные клеточные процессы и разработать улучшенные модели болезней и даже новые терапевтические методы для пациентов.
Однако при традиционных методах изучения этих различий клетка обычно разрушается – и в результате все ее содержимое смешивается. Это приводит к потере информации не только о том, как органеллы клетки были расположены относительно друг друга, но и о том, какие молекулярные изменения произошли в клетке со временем.
«Нанопинцет», разработанный учеными из Имперского колледжа Лондона, позволяет сохранить эту информацию. Руководитель проекта, профессор Джошуа Эдель (Joshua Edel), отметил: «С помощью пинцета мы можем извлечь из клетки минимальное количество молекул, которые нам нужны, в реальном времени, не повредив саму клетку. Мы продемонстрировали, что можем манипулировать и извлекать несколько различных частей из разных областей клетки, включая митохондрии из самой клетки, РНК из цитоплазмы и даже ДНК из ядра».
Пинцеты сделаны из острого стеклянного стержня с парой электродов на конце, изготовленных из материала на основе углерода – такого, как графит. Наконечник составляет менее 50 нанометров (нанометр – миллионная часть миллиметра) в диаметре и разделен на два электрода с промежутком 10-20 нанометров между ними.
Метод основан на явлении, называемом диэлектрофорезом. Пинцет генерирует достаточно высокое электрическое поле, которое позволяет захватывать и извлекать небольшое количество клеток, таких как ДНК или транскрипционные факторы – молекулы, которые могут изменять активность генов.
В будущем новый инструмент можно использовать в экспериментах с нервными клетками, который на данный момент невозможны. Добавляя или удаляя митохондрии из отдельных клеток с помощью «нанопинцета», исследователи смогут лучше понять роль этих органелл, особенно в нейродегенеративных заболеваниях.
[Фото: Имперский колледж Лондона]
