Самочувствие клеток теперь под контролем

В канун Нового года ученые из Эдинбургского университета (Великобритания) совершили настоящее чудо. Они разработали методику, которая позволяет оценить самочувствие всего одной клетки. Данная диагностика основана на анализе изменений клеточного электрохимического потенциала. Подобные чудеса даже Деду Морозу на пару с Санта-Клаусом не под силу!

Фото:

Новогодняя пора всегда наводит на размышления о чудесах. Видимо, в этом виноваты детские воспоминания — ведь именно под Новый год у ребенка всегда есть возможность прикоснуться к чуду. Однако следует заметить, что не только Дед Мороз, Йоллопуки, Санта-Клаус и прочие волшебники способны поразить воображение людей в конце года. Ученым иногда это тоже удается.

Прямо перед рождественскими каникулами исследователи из Эдинбургского университета (Великобритания) опубликовали результаты своей работы, которая даже нам, жителям XXI столетия может показаться чудом в чистом виде. Они изобрели способ определить самочувствие… одной клетки. Причем достаточно точно.

Следует заметить, что сделать это весьма непросто — ведь заболевшая клетка не может чихать, кашлять или громогласно жаловаться своим коллегам по ткани на сильную боль в области ядра. То есть видимых признаков "клеточного нездоровья", как правило, нет. Померить же клетке температуру или давление сейчас, конечно же, можно (хотя и сложно), но это ничего не даст — изменения этих параметров вовсе не являются показателями хвори для клетки.

Британские ученые предположили, что "маркером" здоровья (и, соответственно, болезни) может служить изменение клеточного окислительно-восстановительного потенциала. Напомню, что под этим термином следует понимать меру способности химического вещества (или системы) присоединять электроны. А ведь в любой клетке (не только в мышечной или нервной) всегда протекает великое множество биохимических реакций. Многие из них связаны с перегруппировкой заряженных частиц, то есть электронов и ионов, в результате чего эти процессы приводят к изменению "электрохимического облика" клетки, то есть ее окислительно-восстановительного потенциала. Грубо говоря, если измерить его значение в разных местах, можно будет понять, как проходят в данный момент клеточные реакции.

Уже давно известно, что изменение этого потенциала подчиняется строгим законам. Следовательно, если получится уловить какие-то аномальные отклонения, то можно сделать вывод о том, что в данном месте биохимические реакции идут неправильно. И даже определить, в чем причина такого сбоя. Так что несвоевременные отклонения в электрохимической деятельности клетки всегда свидетельствуют о том, что она нездорова.

Но для того, чтобы зарегистрировать подобные отклонения, нужны очень маленькие, но в то же время весьма чувствительные датчики. Ученые изготовили их из различных белковых молекул и для того, чтобы доставить их на место работы, прикрепили к наночастицам золота (которые уже хорошо зарекомендовали себя как надежное внутриклеточное транспортное средство). Далее сенсоры ввели в разные клетки, причем как в здоровые, так и в те, которые подвергли незадолго до этого разным катастрофическим воздействиям и которые вполне себе можно было считать "заболевшими".

В результате эксперимента было установлено, что под воздействием клеточного потенциала молекулы-сенсоры изменялись. Но, главное, эти трансформации можно было увидеть, направив на органические нанодатчики лазерный луч. И он всегда отражался по-разному в здоровых и больных клетках. Более того, составив "таблицу" всех возможных отражений, ученые поняли, что и при каждом недуге отражение лазера будет специфическим. Например, датчики в клетках, где идет раковое перерождение, отразят его одним образом, а в тех, где идет старческая дегенерация, — другим.

В результате исследователи составили целый справочник по клеточной диагностике. Несмотря на то, что пока он применим лишь к клеткам соединительных тканей (испытания проводились на их культурах), в следующем году биологи планируют заняться подобными исследованиями с нервными, мышечными и эпителиальными клетками. После этого список "клеточных хворей" и их симптомов будет значительно расширен.

Кроме того, в ближайшем будущем исследователи планируют перейти к проверке данного метода на уровне организма. И хотя представляется очевидным, что знать о состоянии какой-то отдельно взятой клетки врачам из обычной поликлиники абсолютно незачем, все же эта диагностика сможет им помочь. Используя ее, можно, к примеру, точно проанализировать состояние злокачественной опухоли, то есть определить, какие группы клеток более чувствительны к лекарству, а какие — менее, чем они отличаются, а также то, остались ли в ней здоровые клетки, или уже все переродились.

То же самое можно будет проделывать при болезни Альцгеймера — определять скорость деградации нейронов, количество тех, что остались целы, и зоны, где этот процесс идет быстрее. А на основе таких данных уже можно будет составить более детальный план лечения и более точный прогноз для пациента. Вообще, исследователи считают, что их методика пригодится при исследовании любого типа заболеваний — от вирусных и бактериальных до сердечно-сосудистых и нейропатологических.

Читайте также: Сальмонелла нам не враг, а друг

Итак, теперь многие болезни можно будет отследить на клеточном уровне. Разве это не волшебство? Конечно же, волшебство, однако основанное не на дешевых трюках фокусников, а на современных научных знаниях. Но менее чудесным от этого оно, конечно же, не становится…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"