Квантовые точки с антителами для изучения клеток в их естественной среде

Для понимания функции клеток необходимо изучать их in vivo, в естественной среде. Хотя существует множество методов для изучения клеток in vitro, исследования in vivo значительно сложнее. Новая работа учёных из Массачусетского технологического института и Гарвардской медицинской школы использовала уникальный конъюгат квантовых точек с антителами для облегчения исследований стволовых клеток костного мозга in vivo у мышей. Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Science.

Обычно изучение клетки in vivo требует инвазивных модификаций клетки или организма, нарушающих её естественное окружение. Кроме того, многие методы изучают группы клеток, а не отслеживают отдельную клетку. Предыдущие техники включали манипуляции с клетками с помощью иммуногистохимии, генной инженерии или облучения организма. Все эти методы либо существенно меняют естественную среду, либо позволяют получить лишь «моментальный снимок» взаимодействия клетки со средой, не отслеживая её движение в организме.

Квантовые точки — это полупроводниковые наночастицы с оптическими свойствами, которые можно точно настраивать для широкого спектра оптических исследований, включая инфракрасные и флуоресцентные. Команда Han et al. нацелилась на конкретный тип клеток, комбинируя квантовые точки с антителами, соответствующими поверхностным рецепторам клетки, чтобы они связывались по принципу «ключ-замок».

Их система была построена на основе квантовых точек, комбинированных с полиимидазольными лигандами (PILs) и норборненом. PILs высокостабильны и покрывают поверхность квантовых точек. Норборнен — это универсальная функциональная группа, сохраняющая нейтральный заряд, что делает её хорошим выбором для диффузии по организму. К норборнену присоединяли антитело, специфичное к клеткам Sca1⁺c-Kit⁺ — типу стволовых клеток, находящихся в костном мозге свода черепа.

Конъюгаты квантовых точек с антителами были достаточно малы для диффузии через ткани и достаточно специфичны, чтобы не присоединяться к нецелевым клеткам. Кроме того, они обеспечивали адекватный сигнал для оптических исследований и проточной цитометрии, что позволило изучить диффузию клеток Sca1⁺c-Kit⁺ в костном мозге немодифицированных мышей.

Этот метод изучения одиночных клеток в их естественной среде достаточно универсален и может быть применён к другим типам клеток путём присоединения к квантовой точке других антител. Исследование также показало, что конъюгаты обладают высокой стабильностью и длительным временем циркуляции в крови, что позволяет более детально изучать клеточные взаимодействия in vivo. Наконец, процесс очистки давал высокочистые конъюгаты с малым количеством несвязанных молекул, а их размер был подходящим для диффузии в организме мыши. Эта работа имеет широкие приложения, поскольку многие из решённых исследователями проблем являются ограничениями для любых исследований клеток in vivo.