Диагностика рака и подбор соответствующей терапии критически зависят от того, насколько хорошо специалисты понимают процессы в опухолях на микроскопическом уровне. Ключевым моментом здесь является понимание того, как клетки в тканях взаимодействуют и какие химические сигналы задействованы. Инновационные методы, позволяющие визуализировать изменения на уровне отдельных клеток, могут привести к более быстрой и точной диагностике, а также более целенаправленной терапии, что улучшит результаты лечения.
Исследовательская группа из Института гигиены Мюнстерского университета разработала новый метод измерения, который впервые объединяет флуоресцентную микроскопию непосредственно с MALDI-масс-спектрометрией. MALDI, или «матрично-активированная лазерная десорбция/ионизация», позволяет исследователям определять химические профили отдельных соседних клеток в образцах тканей на одной и той же сетке срезов с пространственным разрешением около одной тысячной миллиметра.
С помощью этого метода команда смогла визуализировать ранее скрытые различия в метаболических паттернах между непосредственно соседними клетками в опухолевой ткани. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.
«Впервые мы можем идентифицировать типы клеток на основе флуоресценции и сопоставить их с их химической сигнатурой в контексте ткани. Это позволяет нам обнаруживать химические различия и взаимодействия на уровне отдельных клеток», — говорит доктор Александр Потхофф, первый автор исследования. Это особенно актуально, поскольку взаимодействие между раковыми клетками, окружающими клетками и проникающими иммунными клетками в опухолях часто определяет, остаётся ли заболевание локализованным или начинает распространяться.
Метод MALDI-масс-спектрометрии использует лазер для высвобождения молекул из ткани и измерения их массы. Это предоставляет информацию о многочисленных метаболитах и компонентах клеточной стенки. Однако, поскольку масс-спектрометр обнаруживает только электрически заряженные частицы, для пост-ионизации можно использовать второй лазер. Эта так называемая техника MALDI-2 значительно увеличивает чувствительность обнаружения для многих важных классов молекул.
Представленный метод объединяет два технических усовершенствования: во-первых, использование обратной геометрии облучения, также известной как трансмиссионный режим, что увеличивает пространственное разрешение. Во-вторых, интеграция флуоресцентного микроскопа непосредственно в используемый масс-спектрометр.
При оптимизированной подготовке образцов это позволяет исследователям напрямую сочетать измерения на основе флуоресценции, например, на белковой основе, с масс-спектрометрическим анализом метаболома и липидома — на одном и том же срезе ткани.
Идея повышения чувствительности обнаружения с помощью второго лазера была представлена несколько лет назад исследовательской группой из Мюнстера. Трансмиссионный режим также был описан ранее. Сочетание этих компонентов с непосредственно интегрированным флуоресцентным микроскопом и адаптацией подготовки образцов является новым.
«Комбинированный метод может поддержать многочисленные устоявшиеся методы флуоресцентной микроскопии. Исследователи в области фундаментальных исследований, например, в клеточной биологии, иммунологии и биологии опухолей, вероятно, получат особую пользу», — объясняет доктор Йенс Зольтвич. С клинической точки зрения, в будущем решения о терапии могут поддерживаться с помощью дополнительного быстрого анализа биопсий.
По словам профессора доктора Клауса Дрейзеверда, возможности ещё больше расширяются: «При дальнейшем техническом усовершенствовании пространственное разрешение может достичь диапазона в несколько сотен нанометров, так что можно будет исследовать даже химический состав отдельных клеточных органелл, таких как внутриклеточные липидные капли, везикулы или синапсы».
В долгосрочной перспективе такие находки помогут учёным разработать новые активные вещества и повысить эффективность систем здравоохранения.
Предоставлено Мюнстерским университетом.
Другие новости по теме
- Как ядовитые железы помогли современным жабам завоевать мир
- Человеческая деятельность приводит к вымиранию видов в масштабах, невиданных со времён динозавров, говорят учёные
- Стратегия «двойного питания» помогает средиземноморским кораллам процветать при повышении температуры моря
- Приближаемся ли мы к концу? Устрашающее уравнение, предсказывающее конец человечества — и это гораздо ближе, чем вы думаете!
- Новое исследование: шум дорог помогает белкам чувствовать себя в большей безопасности
- Зелёная морская черепаха больше не в списке видов, находящихся под угрозой исчезновения
- Может ли структура искусственного интеллекта стать ключом к пониманию коллективного клеточного интеллекта?
- Впервые учёные успешно пересадили почку с изменённой группой крови человеку в состоянии мозговой смерти
- «След смерти» открывает новые возможности для понимания жизни клеток и распространения болезней
- Помощь фермерам и развитие биотоплива: исследование показывает перспективные преимущества покровных культур
Другие новости на сайте
- Почему климатические саммиты терпят неудачу и как их можно спасти
- Что могут рассказать о биологии клетки вибрирующие молекулы
- Оптимизация метода прямой генерации фотонов в оптическом волокне может обеспечить будущее квантового интернета.
- В Аргентине обнаружен один из самых древних динозавров в мире
- Две яркие зелёные кометы сияют на небе. Как их увидеть
- Разогрев древнего океана проливает новый свет на стабильность Западно-Антарктического ледникового щита
- Срочные сберегательные счета, выплачиваемые через систему начисления заработной платы, предложены в качестве решения проблемы финансового стресса
- Как ядовитые железы помогли современным жабам завоевать мир
- Инструмент для наномасштабной визуализации перемещения липидов между клеточными органеллами.
- Что привело к расцвету и упадку городов цивилизации майя?