Клеточный детектор лжи: новый способ раскрыть секреты старения

Специалисты из Токийского столичного университета разработали инновационный метод, позволяющий различать "пожилые" клетки человеческого организма от их более молодых аналогов с использованием электрических полей.

В отличие от традиционных подходов, которые требуют применения сложных биохимических индикаторов, новый способ обходится без них, что снижает риск повреждения клеток и упрощает процесс их анализа. Исследователи выразили намерение адаптировать эту технологию для работы с различными типами клеток, чтобы расширить её применение.

Процесс старения организма начинается на уровне клеток. С возрастом в тканях человека накапливаются так называемые стареющие клетки, которые теряют свои основные функции и начинают выделять вещества, провоцирующие воспалительные процессы. Всё больше данных указывает на то, что такие клетки могут быть связаны с развитием заболеваний, характерных для пожилого возраста, таких как атеросклероз, диабет второго типа и болезнь Альцгеймера.

Для изучения этих патологий и поиска способов их лечения необходимо точно определять, какие клетки в организме являются стареющими. Однако существующие методы анализа основаны на использовании специальных маркеров, например, флуоресцентных молекул, которые прикрепляются к определённым веществам внутри клеток. Этот процесс не только требует значительных усилий и времени, но и может искажать свойства клеток, что затрудняет их дальнейшее исследование.

Чтобы преодолеть эти трудности, группа учёных под руководством доцента одного из токийских университетов предложила принципиально новый подход к выявлению стареющих клеток. Вместо химических индикаторов они используют переменное электрическое поле, которое вызывает перераспределение зарядов внутри клеток, создавая разницу потенциалов между их концами.

В результате клетки начинают двигаться в пространстве, особенно если поле неоднородно. При изменении частоты электрического поля клетки совершают колебательные движения между электродами, и на определённой частоте, называемой частотой отсечки, их поведение резко меняется. Этот метод, получивший название частотно-модулированного диэлектрофореза, позволяет точно классифицировать клетки, измеряя указанную частоту.

Исследователи сосредоточились на изучении фибробластов кожи человека — клеток, играющих важную роль в структуре соединительной ткани. Сравнивая стареющие и молодые клетки, они выявили значительные различия в их частотах отсечки, которые обусловлены изменениями в составе липидных молекул клеточных мембран. Важным преимуществом нового метода является его простота, скорость и отсутствие необходимости в маркировке клеток.

Эта разработка может стать ценным инструментом не только для изучения процессов старения, но и для применения в регенеративной медицине, а также при тестировании новых лекарств. Учёные выразили надежду, что их подход в будущем будет адаптирован для анализа других типов клеток, что сделает его универсальным решением для множества задач в биологии и медицине.

Уточнения

Боле́знь Альцгеймера — наиболее распространённая форма деменции, нейродегенеративное заболевание, впервые описанное в 1907 году немецким психиатром Алоисом Альцгеймером (1864—1915).