Создан неинвазивный внутриклеточный «термометр» на основе флуоресцентных белков
Команда из Института фотонных наук (ICFO) разработала метод измерения температуры внутри клеток, не влияя на их метаболизм. Это открытие может быть полезно для различения здоровых и раковых клеток, а также для изучения клеточных процессов.
Температура контролирует многие жизненные процессы клетки, такие как деление и метаболизм. Европейская исследовательская группа под руководством ICFO, имеющего марку качества Severo Ochoa, опубликовала в журнале Nano Letters неинвазивный метод, который позволяет быстрее и точнее измерять внутриклеточное тепло с помощью зелёных флуоресцентных белков (GFP).
«Уникальная особенность нашего метода в том, что он не изменяет никаких клеточных процессов», — объясняет SINC Ромен Кидан, исследователь ICFO и координатор исследования. В отличие от других методов, этот не вызывает стресса и не меняет поведение клетки, так как не требует введения в неё молекул или других синтетических нанообъектов, чувствительных к температуре.
Один из наиболее многообещающих результатов — лучшее понимание клеточных процессов, например, связанных с метастазированием. Кроме того, возможность получать информацию о внутриклеточной температуре может быть использована для «быстрого и неинвазивного различения нормальных и раковых клеток», — отмечает Себастьян Томпсон Парга, исследователь ICFO и соавтор проекта.
Информация, полученная из температуры
По внутриклеточной температуре можно определить, как течёт энергия, используемая организмом при неконтролируемом распространении раковых клеток.
В этом междисциплинарном исследовании биология использует физические измерения передачи энергии для изучения таких процессов, как экспрессия генов, метаболизм и деление клеток.
Используемая техника известна как «анизотропия флуоресцентной поляризации» (FPA), поскольку она позволяет измерять разницу в поляризации между светом, который получают флуоресцентные молекулы, и тем, который они затем испускают. По словам Кидена, «эта разница в поляризации (анизотропия) напрямую связана с вращением молекул GFP и, следовательно, с температурой».
Зелёная флуоресценция белков имеет награду
Авторы исследования уверены, что биологи смогут внедрить эту технику в экспериментальные установки и получать температуру клетки как ещё один наблюдаемый параметр. В 2008 году, когда Осаму Симомура, Мартин Чалфи и Роджер Й. Цянь получили Нобелевскую премию по химии за открытие и разработку GFP, они решили множество проблем в биомедицинских исследованиях.
В области молекулярной биологии были предложены различные методы для мониторинга внутренней температуры клетки, но эти исследователи столкнулись с ограничениями в измерении интенсивности и спектра её флуоресценции.
Кроме того, возможность измерения внутриклеточной активности может заложить основу для развития малоизученной области — тепловой биологии на клеточном уровне.
По словам авторов исследования, следующий шаг — повышение чувствительности и разрешения метода. Для этого исследователи работают над точной настройкой свойств флуоресцентных белков и оптимизацией метода обнаружения их «термометра».