Koľko váži život?

Nová váha môže vážiť hmotnosť jednej živej bunky

Nová mierka môže merať hmotnosť tejto jednej bunky - a dokonca zaznamenávať zmeny v milisekundách. © Martin Oeggerli, micronaut.ch / ETH Zürich / Uni Basel
čítať nahlas

Rýchly a presný: vedci vyvinuli mierku, ktorá dokáže vážiť živé bunky v reálnom čase. Prvýkrát v histórii je možné zaznamenať aj nepatrné zmeny hmotnosti - s rozlíšením milisekúnd a trilióntiny gramu. Dokonca aj prvé testy váženia odhalili prekvapujúce výsledky: Hmota živých buniek cicavcov neustále kolíše každú sekundu. Táto jemná oscilácia odráža procesy v bunkovom metabolizme, ako uvádzajú vedci v časopise Nature.

Či už je dážďovka, slnečnica alebo človek - všetci pozostávame z buniek. Ich tvar, veľkosť a hmotnosť sú rozhodujúcim spôsobom ovplyvňované metabolickými procesmi v týchto najmenších jednotkách života. Hmotnosť živých buniek, a najmä ich zmena, môže preto poskytnúť cenné informácie o tom, čo sa v nich deje. Meranie týchto zmien v reálnom čase však nebolo možné. Jednoducho neexistovala vhodná metóda merania.

Hung hore nohami

To sa teraz zmenilo. Daniel Müller z ETH Zürich a jeho kolegovia vyvinuli novú bunkovú škálu, ktorá dokáže len to. Na váženie sa bunky umiestnia do kontrolovaných podmienok do komory na kultiváciu buniek. Rameno oblátky, priehľadný kremíkový oblátok tenký oblátok potiahnutý kolagénom alebo fibronektínom, sa uzavrie až na spodok komory. Ak sa dotkne bunky, zdvihne ju.

„Pri meraní je bunka takmer na prvom mieste na spodnej strane malého konzoly, “ vysvetľuje Gotthold Fläschner z ETH Zürich. Modrý pulzný laser teraz robí základňu konzolových vibrácií. Druhý infračervený laserový lúč meria vibrácie na prednom konci, kde bunka visí, raz s bunkou a raz bez bunky.

Rozdiel vo vibráciách odhaľuje hmotnosť

„Z rozdielu týchto dvoch kmitov je možné vypočítať hmotnosť buniek, “ vysvetľuje David Martínez-Martin. Na obrazovke počítača sa zobrazuje hmotnosť a jej zmena v grafe. Výskumníci ju môžu čítať v reálnom čase počas celého obdobia merania, či už v milisekundách alebo dňoch. zobraziť

Napríklad je možné vidieť, ako sa mení hmotnosť počas bunkového cyklu a delenia buniek, aký vplyv majú rôzne látky na množstvo buniek alebo čo sa stane, keď na ne vírus napadne. Pretože meracie zariadenie a bunková kultúra sú namontované priamo na stolíku fluorescenčného mikroskopu, je okrem merania hmotnosti možné filmovať a pozorovať všetko, čo sa deje súčasne v bunkách.

Jemné výkyvy

Dokonca aj prvé merania s touto bunkovou škálou prekvapivo odhalili: „Zistili sme, že hmotnosť živých buniek neustále kolíše o jedno až štyri percentá, “ hovorí Mart nez-Mart n. Bunky, ktoré sú poháňané energetickou bilanciou a vodnou dopravou, vykazujú počas svojho bunkového cyklu také rýchle a jemné kolísania hmoty. Na druhej strane odumreté bunky nevykazujú tieto výkyvy v druhom rozsahu, ako zistili biofyzici.

Vedci sú nadšení: „Vidíme veci, ktoré nikto nikdy predtým nevidel, “ hovorí Fl schner. Bunková škála je však nielen zaujímavá pre základný bunkový biologický výskum, ale aj pre lekársky a farmaceutický priemysel. Môže sa použiť na štúdium patologického rastu buniek alebo na testovanie vplyvu liekov na metabolizmus buniek. O rovnováhu sa už zaujímajú aj vedci z oblasti materiálov. „Je to všetko o tzv. Funkcionalizácii nanočastíc, čo znamená zmenu povrchov veľmi malých častíc, “ vysvetľuje Mart nez-Mart n.

Vedci patentovali svoju novú metódu váženia. Švajčiarska spoločnosť Nanosurf AG už pracuje ako držiteľ licencie na zariadení pripravenom na výrobu. Šanca, že vedci rôznych disciplín budú čoskoro schopní používať bunkové škály, je preto dobrá. (Nature, 2017; doi: 10, 1038 / príroda24288)

(Švajčiarsky federálny technologický inštitút v Zürichu (ETH Zürich), 27.10.2017 - NPO)