Ученые смогли увидеть десятки разных белков в одной клетке

Новая технология может помочь ученым выяснить сложные белковые взаимодействия, связанные с дегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера, углубить понимание их механизмов и обеспечить раннее выявление и лечение.

Дегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера, часто включают сложные взаимодействия между несколькими белками и другими биомолекулами. Понять эти взаимодействия с использованием существующих технологий визуализации сложно из-за недостаточного разрешения и невозможности одновременного обнаружения множества различных белков.

В недавнем междисциплинарном исследовании исследовательская группа во главе с профессорами Дэ Вон Муном и Су Илом из DGIST разработала инновационный подход, расширяющий область применения вторично-ионной масс-спектрометрии от ее первоначального назначения в полупроводниковой промышленности, в области биомедицинских изображений. Вторично-ионная масс-спектрометрия позволяет исследователям анализировать состав поверхностей и предлагает очень высокое разрешение. Использование этой технологии для изображения белков было невозможно - до сих пор.

В этом новом подходе различные наночастицы оксида металла индивидуально присоединяются к антителам, которые связываются со специфическими белками-мишенями. Масс-спектрометр может легко обнаружить эти наночастицы, даже при низких дозах облучения, что оставляет ткани клеток нетронутыми и позволяет делать несколько анализов на один и те же клетки. Благодаря такому подходу теоретически возможно анализировать десятки белков одновременно. Это значительно превосходит существующие подходы, основанные на флуоресценции, которые позволяют одновременно получать изображения около четырех белков.

Исследователи использовали их метод для сравнения распределения белков в ткани мозга мышей, которые были либо здоровы, либо имели болезнь Альцгеймера. Они показали, что ценную информацию можно получить, наблюдая мультиплексное распределение белков в гиппокампе, и продемонстрировали, как они различаются у здоровых и больных мышей.
Достижение этих результатов потребовало объединения знаний из многих дисциплин.

Профессор Мун говорит:

«Для меня особенным событием этой работы является сотрудничество многих исследователей из разных областей, таких как химики, эксперты по наночастицам, врачи и биологи. Это было нелегко и заняло много времени, но было интересно наблюдать за прогрессом. Теперь мы можем визуализировать несколько белков на клеточных мембранах с пространственным разрешением 300 нанометров».

Он ожидает, что этот новый метод визуализации станет важным инструментом для углубления нашего понимания дегенеративных заболеваний, пишет phys.org.

«Предлагаемая методика может быть использована для определения ранних стадий болезни Альцгеймера, что, в свою очередь, позволяет проводить раннее выявление и лечение», - говорит Мун.