05 ianuarie 2024
(Spot Nanowerk) Oamenii de știință au căutat de mult să decodeze comunicarea complexă dintre organele celulare care reglementează practic toate aspectele sănătății umane și ale bolii. Mitocondriile și lizozomii interacționează prin „locuri de contact” tranzitorii, schimbând ioni vitali și molecule care controlează procesele de la îmbătrânire la cancer. Cu toate acestea, dimensiunile la scară nanometrică și natura efemeră a acestor situri au zădărnicit înțelegerea modului în care substanțele curg între organele, împiedicând eforturile de a manipula această diafonie în scopuri terapeutice. Acum, așa cum se arată într-un articol recent din Structuri Mici („Monitorizarea ionilor la locurile la scară nanometrică ale contactului cu membranele interorganice în celulele vii”), cercetătorii au combinat microscopia de super-rezoluție și biosenzorii de ioni special construiti pentru a urmări modificările pH-ului dintre mitocondrii și lizozomi în timpul contactelor lor de microsecunde. Lucrarea dezvăluie prima filmare de înaltă definiție a ionilor care curg între organele, demonstrând în același timp o platformă pentru a ecraniza medicamentele care modulează acest schimb. Noua tehnică promite să lumineze misterele de lungă durată din jurul comunicării interorgane și modul în care guvernează soarta celulelor. Acest lucru ar putea permite un control fără precedent asupra mesajelor dintre compartimentele celulare pentru diagnosticarea și tratamentul bolilor de generația următoare.
Proiectarea și caracterizarea optică a H+ sondă sensibilă BDP-RhB. a) Diagrama schematică a designului BDP-RhB pentru conversia fluorescenței pe bază de FRET în lizozomi. b) Spectrele de fluorescență ale sondei BDP-RhB (10.0 µM) în soluții cu diferite valori ale pH-ului (3–10). c) Raportul dintre intensitatea fluorescenței I582/I518 față de valoarea pH-ului. (Retipărit cu permisiunea Wiley-VCH Verlag)
Schimbarea codului de comunicare cu organele
Ca centrale electrice ale corpului care furnizează energie pentru procesele celulare, mitocondriile trebuie să se coordoneze îndeaproape cu organele digestive precum lizozomii care degradează și reciclează biomoleculele. Contactele care permit această diafonie persistă doar de la microsecunde până la milisecunde, zădărnicind eforturile de a capta dinamica lor de semnalizare. Tehnici precum microscopia cu fluorescență permit marcarea organelelor cu coloranți care schimbă culoarea ca răspuns la ionii precum H sensibil la pH+. Dar microscoapelor optice convenționale le lipsește rezoluția spațială și temporală pentru a vizualiza contactele la scară nanometrică și semnalele tranzitorii rapide. În timp ce microscoapele de super-rezoluție și de mare viteză pot rezolva acum granițele de organele, detectoarele de ioni special construite au lipsit pentru a urmări interacțiunea chimică rapidă la aceste puncte de contact.Unirea punctelor cu trackere de ioni specializate
Pentru a reduce acest decalaj, o echipă comună de cercetare din China a dezvoltat un H+ colorant indicator care are fluorescență verde sau roșu în funcție de modificările pH-ului. Conjugând acest colorant „FRET” pentru a viza lizozomii, grupul a dezvăluit umflături și aciditate sporită în aceste organite atunci când a contactat mitocondriile. Acest lucru sugerează că H+ ionii se pot transfera de la mitocondrii la lizozomi în timpul întâlnirii la microsecunde. În special, cercetătorii au fotografiat celule vii pe un „microscop cu iluminare structurată” (SIM) care depășește limitele convenționale de rezoluție de 2 ori. Captând 12 cadre pe secundă, SIM a oferit primele videoclipuri la scară nanometrică cu organele care comunică în sistemele vii. Cuantificarea modificărilor raporturilor fluorescente ale colorantului cu pH personalizat a permis apoi măsurarea acidificării organelelor și a diafoniei între organele pentru prima dată.Depistarea drogurilor pentru a intercepta mesajele cu organele
Pe lângă elucidarea biologiei de bază a comunicării interorganele, cercetătorii au dezvoltat un algoritm automat de analiză a imaginii pentru a examina candidații la medicamente care influențează H.+ schimb între mitocondrii și lizozomi. Algoritmul a clasificat imaginile celulare pe baza proporțiilor de coloranți fluorescenți și a colocalizării organelelor, cuantificând rapid modificările pH-ului și stările de contact. La screening-ul unui grup de medicamente pentru autofagie, apoptoză și necroză, algoritmul a stratificat cu succes compușii de așteptat să crească sau să scadă acidificarea organelelor. O optimizare ulterioară a învățării automate ar putea vedea astfel de platforme de imagistică adaptate la campaniile de depistare a medicamentelor cu randament ridicat.Iluminarea rolului mesajelor organele în boală
Dincolo de instrumentele pentru cercetarea biomedicală, munca are implicații profunde pentru elucidarea modului în care contactele cu organele controlează echilibrul dintre sănătate și boală. Cercetătorii sugerează că acidificarea afectată și contactele alungite dintre mitocondrii și lizozomi pot reprezenta evenimente patogene timpurii care duc la cancer și tulburări neurodegenerative. În timp ce s-au observat puncte de contact formându-se apoi dizolvându-se între organele, imaginile existente au rămas cu câteva minute în urma evenimentelor de semnalizare reale. Prin captarea fluxurilor de ioni cu cadre de milisecunde, noua platformă promite să expună modul în care organelele comunică pentru a menține celulele să funcționeze fără probleme; și cum erorile din acest schimb codificat declanșează catastrofa. Pe lângă filmarea acestor contacte evazive în acțiune, capacitatea de a manipula farmacologic diafonia ar putea stimula noi generații de medicamente care modulează ionii - concepute prin mesaje cu organele, mai degrabă decât prin direcționarea grosieră a proteinelor individuale. Mai rămâne multă muncă pentru a decoda dialectele desfășurate la diferite centre de comunicare cu organele din întreaga celulă. Dar rezolvând trimișii nanoscopici care mediază acest trafic, tehnologii de pionierat ca aceasta luminează drumul.
– Michael este autorul a trei cărți ale Societății Regale de Chimie:
Nano-Society: Impingerea limitelor tehnologiei,
Nanotehnologie: Viitorul este minuscul, și
Nanoinginerie: abilitățile și instrumentele care fac tehnologia invizibilă
Copyright ©
Nanowerk LLC
Deveniți un autor invitat Spotlight! Alăturați-vă grupului nostru mare și în creștere de colaboratori invitați. Tocmai ați publicat o lucrare științifică sau aveți alte dezvoltări interesante de împărtășit cu comunitatea nanotehnologiei? Iată cum să publicați pe nanowerk.com.
- Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
- PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
- Sursa: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64354.php
- :are
- :este
- 10
- 12
- 31
- 32
- 7
- 8
- a
- capacitate
- Acțiune
- curent
- adaptate
- Îmbătrânire
- Algoritmul
- TOATE
- permis
- an
- analiză
- și
- SUNT
- în jurul
- AS
- aspecte
- At
- autor
- Automata
- b
- Sold
- bazat
- de bază
- BE
- fost
- în spatele
- Berger
- între
- Dincolo de
- biologie
- biomedicale
- necompletat
- Manuale
- limitele
- POD
- dar
- by
- Campanii
- CAN
- Rac
- candidaţilor
- captura
- capturarea
- celulă
- Celule
- celular
- Centru
- Modificări
- chimic
- chimie
- China
- clasificate
- îndeaproape
- cifrat
- culoare
- combinate
- comunica
- comunicarea
- Comunicare
- comunitate
- complex
- conceput
- contactați-ne
- contacte
- Control
- convențional
- Convertire
- coordona
- ar putea
- personalizat
- Data
- scădea
- demonstrând
- În funcție
- dislocate
- Amenajări
- dezvoltat
- evoluții
- diagnostic
- diferit
- Dimensiuni
- Boală
- Tulburări
- medicament
- Droguri
- în timpul
- dinamică
- Devreme
- Eforturile
- permite
- permițând
- se încheie
- energie
- sporită
- Eră
- Erori
- evenimente
- depășește
- schimb
- schimbând
- captivant
- existent
- de aşteptat
- FAST
- soartă
- filmare
- First
- prima dată
- debit
- Curgere
- Pentru
- din
- funcționare
- mai mult
- viitor
- decalaj
- generaţie
- generații
- gif
- guvernează
- Verde
- grup
- În creştere
- Oaspete
- Avea
- Sănătate
- Înalt
- de înaltă definiție
- Cum
- Cum Pentru a
- HTTPS
- huburi
- uman
- ilumina
- imagine
- analiza imaginii
- imagini
- Imaging
- implicații
- in
- Crește
- Indicator
- influențarea
- interacţiona
- IT
- alătura
- comun
- jpg
- doar
- A pastra
- lipsă
- lipsit
- mare
- conducere
- învăţare
- Iluminat
- ca
- Limitele
- trăi
- viaţă
- siglă
- Lung
- de lungă durată
- maşină
- masina de învățare
- Efectuarea
- Mai..
- măsurat
- mesagerie
- Michael
- Microscopie
- De mijloc
- milisecundă
- milisecunde
- minute
- mitocondriile
- Monitorizarea
- mult
- trebuie sa
- nume
- nanotehnologie
- Natură
- necroză
- neurodegenerative
- Nou
- Platforma nouă
- următor
- în special
- acum
- observate
- of
- on
- optimizare
- or
- Altele
- al nostru
- peste
- panou
- Hârtie
- cărare
- pentru
- permisiune
- PHP
- pionierat
- plante
- platformă
- Platforme
- Plato
- Informații despre date Platon
- PlatoData
- puncte
- putere
- centrale electrice
- sondă
- procese
- profund
- Promisiuni
- Proteine
- prevăzut
- publica
- publicat
- editor
- împingerea
- rapid
- repede
- mai degraba
- raport
- recent
- Roșu
- rămășițe
- Raportat
- reprezenta
- cercetare
- cercetători
- Rezoluţie
- rezolvă
- rezolvarea
- răspuns
- sensibil
- Dezvăluit
- Rol
- regal
- ştiinţific
- oamenii de stiinta
- Ecran
- screening-ul
- Al doilea
- vedea
- Distribuie
- semnalele
- DA
- singur
- Centre de cercetare
- aptitudini
- lin
- Societate
- soluţii
- căutat
- spațial
- specialist
- viteză
- Reflector
- Statele
- Reușit
- astfel de
- sugera
- sugerează
- livra
- Intrerupator
- sisteme
- Ţintă
- direcționare
- echipă
- tehnică
- tehnici de
- Tehnologii
- Tehnologia
- decât
- acea
- Viitorul
- lor
- apoi
- Terapeutic
- Acestea
- acest
- trei
- Prin
- de-a lungul
- debit
- timp
- la
- Unelte
- urmări
- trackere
- trafic
- transfer
- tratamente
- înţelegere
- fără precedent
- dezvăluie
- actualizări
- URL-ul
- valoare
- Valori
- diverse
- Impotriva
- Video
- practic
- imagina
- vital
- Cale..
- BINE
- cand
- care
- în timp ce
- cu
- Apartamente
- încă
- tu
- Ta
- zephyrnet