05 Ιανουαρίου 2024
(Προβολέας Nanowerk) Οι επιστήμονες προσπάθησαν εδώ και καιρό να αποκωδικοποιήσουν τη σύνθετη επικοινωνία μεταξύ των κυτταρικών οργανιδίων που ρυθμίζει ουσιαστικά όλες τις πτυχές της ανθρώπινης υγείας και ασθενειών. Τα μιτοχόνδρια και τα λυσοσώματα αλληλεπιδρούν μέσω παροδικών «σημείων επαφής», ανταλλάσσοντας ζωτικά ιόντα και μόρια που ελέγχουν τις διαδικασίες από τη γήρανση έως τον καρκίνο. Ωστόσο, οι διαστάσεις σε νανοκλίμακα και η εφήμερη φύση αυτών των περιοχών έχουν εμποδίσει την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι ουσίες ρέουν μεταξύ των οργανιδίων, εμποδίζοντας τις προσπάθειες χειρισμού αυτής της διασταύρωσης για θεραπευτικούς σκοπούς. Τώρα, όπως αναφέρεται σε πρόσφατη εφημερίδα στο Μικρές Κατασκευές («Παρακολούθηση ιόντων σε θέσεις νανοκλίμακας επαφής μεμβράνης διαοργανικής σε ζωντανά κύτταρα»), οι ερευνητές συνδύασαν μικροσκοπία υπερ-ανάλυσης και ειδικά κατασκευασμένους βιοαισθητήρες ιόντων για να παρακολουθούν τις αλλαγές του pH μεταξύ των μιτοχονδρίων και των λυσοσωμάτων κατά τη διάρκεια των επαφών τους σε μικροδευτερόλεπτο. Η εργασία αποκαλύπτει το πρώτο βίντεο υψηλής ευκρίνειας ιόντων που ρέουν μεταξύ των οργανιδίων, ενώ επιδεικνύει μια πλατφόρμα για τον έλεγχο φαρμάκων που ρυθμίζουν αυτή την ανταλλαγή. Η νέα τεχνική υπόσχεται να φωτίσει τα μακροχρόνια μυστήρια γύρω από την επικοινωνία μεταξύ των οργάνων και τον τρόπο με τον οποίο διέπει τη μοίρα των κυττάρων. Αυτό θα μπορούσε να επιτρέψει τον άνευ προηγουμένου έλεγχο των μηνυμάτων μεταξύ των κυτταρικών διαμερισμάτων για διαγνωστικά και θεραπείες ασθενειών επόμενης γενιάς.
Σχεδιασμός και οπτικός χαρακτηρισμός του H+ ανταποκρινόμενος ανιχνευτής BDP-RhB. α) Σχηματικό διάγραμμα σχεδιασμού BDP-RhB για μετατροπή φθορισμού με βάση FRET σε λυσοσώματα. β) Φάσματα φθορισμού του ανιχνευτή BDP-RhB (10.0 μΜ) σε διαλύματα με διάφορες τιμές pH (3–10). γ) Η αναλογία μεταξύ της έντασης φθορισμού I582/I518 έναντι της τιμής του pH. (Ανατύπωση με άδεια από την Wiley-VCH Verlag)
Σπάσιμο του κώδικα επικοινωνίας των οργανιδίων
Ως μονάδες παραγωγής ενέργειας του σώματος που παρέχουν ενέργεια για τις κυτταρικές διεργασίες, τα μιτοχόνδρια πρέπει να συντονιστούν στενά με τα πεπτικά οργανίδια όπως τα λυσοσώματα που αποικοδομούν και ανακυκλώνουν τα βιομόρια. Οι επαφές που επιτρέπουν αυτή τη συνομιλία παραμένουν για μόλις μικροδευτερόλεπτα έως χιλιοστά του δευτερολέπτου, εμποδίζοντας τις προσπάθειες να καταγραφεί η δυναμική σηματοδοσίας τους. Τεχνικές όπως η μικροσκοπία φθορισμού επιτρέπουν την επισήμανση οργανιδίων με βαφές που αλλάζουν χρώμα σε απόκριση σε ιόντα όπως το ευαίσθητο στο pH H+. Αλλά τα συμβατικά οπτικά μικροσκόπια δεν διαθέτουν τη χωρική και χρονική ανάλυση για να απεικονίσουν επαφές νανοκλίμακας και γρήγορα μεταβατικά σήματα. Ενώ τα μικροσκόπια υπερ-ανάλυσης και υψηλής ταχύτητας μπορούν τώρα να επιλύσουν τα όρια των οργανιδίων, οι ειδικά κατασκευασμένοι ανιχνευτές ιόντων λείπουν για την παρακολούθηση της ταχείας χημικής αλληλεπίδρασης σε αυτά τα σημεία επαφής.Ενώνοντας τις κουκκίδες με εξειδικευμένους ανιχνευτές ιόντων
Για να γεφυρώσει αυτό το χάσμα, μια κοινή ερευνητική ομάδα από την Κίνα ανέπτυξε ένα H+ βαφή ένδειξης που φθορίζει πράσινο ή κόκκινο ανάλογα με τις αλλαγές του pH. Συνδυάζοντας αυτή τη χρωστική «FRET» σε λυσοσώματα-στόχους, η ομάδα αποκάλυψε διόγκωση και ενισχυμένη οξύτητα σε αυτά τα οργανίδια κατά την επαφή με τα μιτοχόνδρια. Αυτό υποδηλώνει το H+ Τα ιόντα μπορούν να μεταφερθούν από τα μιτοχόνδρια στα λυσοσώματα κατά τη διάρκεια του ραντεβού τους σε μικροδευτερόλεπτο. Συγκεκριμένα, οι ερευνητές απεικόνισαν ζωντανά κύτταρα σε ένα «μικροσκόπιο δομημένου φωτισμού» (SIM) το οποίο υπερβαίνει τα συμβατικά όρια ανάλυσης κατά 2 φορές. Καταγράφοντας 12 καρέ ανά δευτερόλεπτο, η SIM παρείχε τα πρώτα βίντεο νανοκλίμακας οργανιδίων που επικοινωνούσαν σε ζωντανά συστήματα. Ο ποσοτικός προσδιορισμός των αλλαγών στις αναλογίες φθορισμού της προσαρμοσμένης βαφής pH επέτρεψε στη συνέχεια να μετρηθεί για πρώτη φορά η οξίνιση των οργανιδίων και η διαφωνία μεταξύ των οργανιδίων.Διαλογή φαρμάκων για την παρεμπόδιση μηνυμάτων οργανιδίων
Εκτός από την αποσαφήνιση της βασικής βιολογίας της ενδοοργανικής επικοινωνίας, οι ερευνητές ανέπτυξαν έναν αυτοματοποιημένο αλγόριθμο ανάλυσης εικόνας για τον έλεγχο υποψηφίων φαρμάκων που επηρεάζουν το H+ ανταλλαγή μεταξύ μιτοχονδρίων και λυσοσωμάτων. Ο αλγόριθμος ταξινόμησε τις κυτταρικές εικόνες με βάση τις αναλογίες φθορίζουσας βαφής και τον εντοπισμό των οργανιδίων, ποσοτικοποιώντας γρήγορα τις αλλαγές του pH και τις καταστάσεις επαφής. Κατά τον έλεγχο μιας ομάδας φαρμάκων αυτοφαγίας, απόπτωσης και νέκρωσης, ο αλγόριθμος στρωματοποίησε επιτυχώς ενώσεις που αναμένεται να αυξήσουν ή να μειώσουν την οξίνιση των οργανιδίων. Περαιτέρω βελτιστοποίηση μηχανικής μάθησης θα μπορούσε να δει τέτοιες πλατφόρμες απεικόνισης προσαρμοσμένες σε εκστρατείες ελέγχου φαρμάκων υψηλής απόδοσης.Διαφωτίζοντας τον ρόλο των μηνυμάτων των οργανιδίων στην ασθένεια
Πέρα από τα εργαλεία για τη βιοϊατρική έρευνα, η εργασία έχει βαθιές συνέπειες για την αποσαφήνιση του τρόπου με τον οποίο οι επαφές των οργανιδίων ελέγχουν την ισορροπία μεταξύ υγείας και ασθένειας. Οι ερευνητές προτείνουν ότι η εξασθενημένη οξίνιση και οι επιμήκεις επαφές μιτοχονδρίων-λυσοσωμάτων μπορεί να αντιπροσωπεύουν πρώιμα παθογόνα συμβάντα που οδηγούν σε καρκίνο και νευροεκφυλιστικές διαταραχές. Ενώ τα σημεία επαφής έχουν παρατηρηθεί να σχηματίζονται και στη συνέχεια να διαλύονται μεταξύ των οργανιδίων, η υπάρχουσα απεικόνιση υστερεί λίγα λεπτά πίσω από τα πραγματικά συμβάντα σηματοδότησης. Καταγράφοντας ροές ιόντων με πλαίσια χιλιοστών του δευτερολέπτου, η νέα πλατφόρμα υπόσχεται να αποκαλύψει τον τρόπο με τον οποίο επικοινωνούν τα οργανίδια για να διατηρήσουν την ομαλή λειτουργία των κυττάρων. και πώς τα σφάλματα σε αυτήν την κωδικοποιημένη ανταλλαγή πυροδοτούν την καταστροφή. Εκτός από την κινηματογράφηση αυτών των άπιαστων επαφών σε δράση, η ικανότητα φαρμακολογικού χειρισμού της διασταυρούμενης συνομιλίας θα μπορούσε να δώσει ώθηση σε νέες γενιές φαρμάκων που ρυθμίζουν τα ιόντα - που επινοήθηκαν από την αποστολή μηνυμάτων με οργανίδια αντί για τη χονδροειδή στόχευση μεμονωμένων πρωτεϊνών. Απομένει πολύ περισσότερη δουλειά για την αποκωδικοποίηση των διαλέκτων που αναπτύσσονται σε διαφορετικούς κόμβους επικοινωνίας οργανιδίων σε όλο το κύτταρο. Αλλά επιλύοντας τους νανοσκοπικούς απεσταλμένους που μεσολαβούν σε αυτήν την κίνηση, πρωτοποριακές τεχνολογίες όπως αυτή φωτίζουν το δρόμο.
– Ο Michael είναι συγγραφέας τριών βιβλίων από τη Royal Society of Chemistry:
Νανο-κοινωνία: Προώθηση των ορίων της τεχνολογίας,
Νανοτεχνολογία: Το μέλλον είναι μικροσκοπικό, να
Νανομηχανική: Οι δεξιότητες και τα εργαλεία που καθιστούν την τεχνολογία αόρατη
Copyright ©
Nanowerk LLC
Γίνετε συγγραφέας προσκεκλημένων! Εγγραφείτε στη μεγάλη και αναπτυσσόμενη ομάδα μας συμμετέχοντες. Μόλις δημοσιεύσατε μια επιστημονική εργασία ή έχετε άλλες συναρπαστικές εξελίξεις για κοινή χρήση με την κοινότητα νανοτεχνολογίας; Δείτε πώς μπορείτε να δημοσιεύσετε στο nanowerk.com.
- SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
- πηγή: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64354.php
- :έχει
- :είναι
- 10
- 12
- 31
- 32
- 7
- 8
- a
- ικανότητα
- Ενέργειες
- πραγματικός
- προσαρμοστεί
- Γήρανση
- αλγόριθμος
- Όλα
- επιτρέπεται
- an
- ανάλυση
- και
- ΕΙΝΑΙ
- γύρω
- AS
- πτυχές
- At
- συγγραφέας
- Αυτοματοποιημένη
- b
- Υπόλοιπο
- βασίζονται
- βασικός
- BE
- ήταν
- πίσω
- Berger
- μεταξύ
- Πέρα
- βιολογία
- βιοϊατρικής
- κενό
- Βιβλία
- όρια
- ΓΕΦΥΡΑ
- αλλά
- by
- Καμπάνιες
- CAN
- ΚΑΡΚΙΝΟΣ
- υποψηφίους
- πιάνω
- Καταγραφή
- κύτταρο
- Κύτταρα
- κυτταρική
- Κέντρο
- Αλλαγές
- χημική ουσία
- χημεία
- Κίνα
- ταξινομούνται
- στενά
- κωδικοποιημένο
- χρώμα
- σε συνδυασμό
- επικοινωνούν
- επικοινωνία
- Επικοινωνία
- κοινότητα
- συγκρότημα
- συλληφθεί
- επικοινωνήστε μαζί μας
- Επαφές
- έλεγχος
- συμβατικός
- Μετατροπή
- συντεταγμένη
- θα μπορούσε να
- έθιμο
- Ημερομηνία
- μείωση
- αποδεικνύοντας
- Σε συνάρτηση
- αναπτυχθεί
- Υπηρεσίες
- αναπτύχθηκε
- εξελίξεις
- διάγνωσης
- διαφορετικές
- Διαστάσεις
- Νόσος
- διαταραχές
- φάρμακο
- Ναρκωτικά
- κατά την διάρκεια
- δυναμική
- Νωρίς
- προσπάθειες
- ενεργοποιήσετε
- ενεργοποίηση
- τελειώνει
- ενέργεια
- ενισχυμένη
- Εποχή
- λάθη
- εκδηλώσεις
- υπερβαίνει
- ανταλλαγή
- ανταλλαγή
- συναρπαστικός
- υφιστάμενα
- αναμένεται
- FAST
- μοίρα
- γυρισμάτων
- Όνομα
- πρώτη φορά
- ροή
- Ρεύση
- Για
- από
- λειτουργία
- περαιτέρω
- μελλοντικός
- χάσμα
- γενεά
- γενεών
- gif
- κυβερνά
- Πράσινο
- Group
- Μεγαλώνοντας
- Επισκέπτης
- Έχω
- Υγεία
- Ψηλά
- υψηλή ανάλυση
- Πως
- Πώς να
- HTTPS
- Hubs
- ανθρώπινος
- φωτίζουν
- εικόνα
- ανάλυση εικόνας
- εικόνες
- Απεικόνιση
- επιπτώσεις
- in
- Αυξάνουν
- Δείκτης
- επηρεάζοντας
- αλληλεπιδρούν
- IT
- ενταχθούν
- άρθρωση
- jpg
- μόλις
- Διατήρηση
- Έλλειψη
- λείπει
- large
- που οδηγεί
- μάθηση
- Φωτιστικά
- Μου αρέσει
- όρια
- ζω
- ζουν
- λογότυπο
- Μακριά
- μακροχρόνια
- μηχανή
- μάθηση μηχανής
- Κατασκευή
- Ενδέχεται..
- μετράται
- μηνυμάτων
- Μιχαήλ
- Μικροσκοπία
- Μέσο
- χιλιοστά του δευτερολέπτου
- χιλιοστά του δευτερολέπτου
- πρακτικά
- Μιτοχόνδρια
- παρακολούθηση
- πολύ
- πρέπει
- όνομα
- νανοτεχνολογία
- Φύση
- νέκρωση
- νευροεκφυλιστικό
- Νέα
- Νέα πλατφόρμα
- επόμενη
- ιδιαίτερα
- τώρα
- παρατηρούμενη
- of
- on
- βελτιστοποίηση
- or
- ΑΛΛΑ
- δικός μας
- επί
- πίνακας
- Χαρτί
- μονοπάτι
- για
- άδεια
- PHP
- Πρωτοποριακή
- φυτά
- πλατφόρμες
- Πλατφόρμες
- Πλάτων
- Πληροφορία δεδομένων Plato
- Πλάτωνα δεδομένα
- σημεία
- δύναμη
- σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας
- καθετήρας
- Διεργασίες
- βαθύς
- Υπόσχεται
- Πρωτεΐνες
- παρέχεται
- δημοσιεύει
- δημοσιεύθηκε
- εκδότης
- Δραστήριος
- γρήγορα
- ταχέως
- μάλλον
- αναλογία
- πρόσφατος
- Red
- λείψανα
- αναφέρθηκαν
- εκπροσωπώ
- έρευνα
- ερευνητές
- Ανάλυση
- επίλυση
- επίλυση
- απάντησης
- ανταποκρίνονται
- Αποκαλυφθε'ντα
- Ρόλος
- βασιλικός
- επιστημονικός
- επιστήμονες
- Οθόνη
- προσυμπτωματικού ελέγχου
- Δεύτερος
- δείτε
- Κοινοποίηση
- σήματα
- ΝΑΙ
- ενιαίας
- Sites
- δεξιότητες
- ομαλά
- Κοινωνία
- Λύσεις
- επιδιώξει
- χωρική
- ειδικός
- ταχύτητα
- Προβολέας θέατρου
- Μελών
- Επιτυχώς
- τέτοιος
- προτείνω
- Προτείνει
- προμήθεια
- διακόπτης
- συστήματα
- στόχος
- στόχευση
- τεχνική
- τεχνικές
- Τεχνολογίες
- Τεχνολογία
- από
- ότι
- Η
- Το μέλλον
- τους
- τότε
- Θεραπευτικός
- Αυτοί
- αυτό
- τρία
- Μέσω
- παντού
- διακίνηση
- ώρα
- προς την
- εργαλεία
- τροχιά
- trackers
- ΚΙΝΗΣΗ στους ΔΡΟΜΟΥΣ
- μεταφορά
- θεραπείες
- κατανόηση
- πρωτοφανής
- Αποκαλύπτει
- ενημερώσεις
- URL
- αξία
- Αξίες
- διάφορα
- Εναντίον
- Βίντεο
- πρακτικώς
- φαντάζομαι
- ζωτικής σημασίας
- Τρόπος..
- ΛΟΙΠΌΝ
- πότε
- Ποιό
- ενώ
- με
- Εργασία
- ακόμη
- εσείς
- Σας
- zephyrnet