Внутриклеточными сигналами можно управлять с помощью магнитных наночастиц

Достаточно взглянуть, например, на нейрон, чтобы понять, насколько его структура неоднородна: нервная клетка образует разные выросты, устанавливает связи с другими клетками и т. д. Впрочем, такая неоднородность в строении присуща любой клетке. К примеру, у иммунных клеток есть зоны, через которые они получают информацию об окружающем и отслеживают присутствие чужеродных белков. Очевидно, что это отражается и на распределении белков в самой клетке, то есть у нейрона в месте образования отростка должны скапливаться молекулы, которые управляли бы этим процессом. Такое перераспределение белков тоже должно регулироваться, и тут, наверное, тоже есть свои генетические и белковые «управляющие».

Однако почти невозможно сказать, как именно происходит подобная внутриклеточная дифференцировка: современные исследовательские инструменты слишком грубы, и потому учёным приходится лишь по отдалённым и косвенным признакам судить о деталях таких процессов, как рост клетки, её перемещение или коммуникация с другими. Даже генетические методы, позволяющие включать и выключать нужные гены, не всегда дают возможность увидеть специфическое распределение белка по разным функциональным отделам клетки.

Нейроны с растущими аксонами; на концах красным выделены актиновые нити. (Фото wellcome images.)

Своё решение этой задачи представили исследователи из парижского Университета Марии и Пьера Кюри (Франция). Они предлагают использовать наночастицы размером около 500 нм, покрытые специальным веществом, которое имеет большое сродство к белкам. На эти частицы наносился интересующий учёных белок и добавлялась флюоресцентная метка. Работало это так: наночастицы запускали в клетку и с помощью магнитного манипулятора собирали их в определённой зоне. Движение и расположение частиц можно было отследить по светящейся метке. Кроме того, частицы был покрыты особым сигнальным белком, который участвует в перестройке актиновых цитоскелетных нитей — например, когда клетке нужно переползти с места на место.

Когда много наночастиц собиралось в одном месте, они становились сигнальным центром, который надолго организовывал тут актиновые филаменты. Здесь даже формировались небольшие выросты в мембране, подобные тем, что образуются перед намерением клетки ползти. То есть учёным удалось понять, какие молекулярные события предшествуют решению клетки начать движение именно этим местом своей мембраны и именно в этом направлении. О сигнальном белке было известно, но сам по себе, размазанный по клетке, он ничего не решает: нужно, чтобы он появился в конкретной точке.

С помощью таких магнитных наночастиц можно не только выяснить взаимосвязь морфологии клетки и её молекулярных сигналов: эти частицы могут пригодиться и в медицине — например, для стимуляции регенеративных способностей клеток при заживлении тканей или, наоборот, для стимуляции программы клеточной смерти, если речь идёт о клетках злокачественных.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.

Подготовлено по материалам Ars Technica.