В новом исследовании ученые под руководством Вей Миня (Wei Min), профессора Колумбийского университета (Columbia University), разработали технику визуализации, которая позволяет проанализировать метаболическую динамику в клетке. О данном исследовании сообщается в журнале Nature Biomedical Engineering.
Введение
Новый метод спектроскопии показывает, что исследование глюкозы в живых клетках дает ценную информацию о функциональном состоянии клеток, тканей и органов.
Актуальность проблемы
Изменения в использовании глюкозы клетками могут сигнализировать о состоянии здоровья и прогрессировании заболевания. Однако существующие инструменты для визуализации глюкозы способны показать только ранние события в метаболизме клетки, такие как поглощение глюкозы и распределение небольших метаболитов для производства энергии.
«Цель раннего выявления клеточных изменений, которые сигнализируют о заболевании, заключается в том, чтобы в конечном итоге иметь возможность клинически вмешаться на очень раннем этапе заболевания и остановить этот процесс, прежде чем может произойти повреждение тканей и органов», – добавляет Мин.
Материалы и методы исследования
«Мы объединили сложные микроскопические и вычислительные методы для разработки инструмента химической визуализации, которые приближают нас к выявлению ранних изменений в клетках, которые приводят к болезни», – объясняет соавтор исследования Бехруз Шабестари (Behrouz Shabestari).
Ученые расширили технику, известную как спектроскопия комбинационного рассеяния, в которой лазер измеряет химические колебания и идентифицирует определенные молекулы в клетках. Новая методика была названа – Спектральная трассировка изотопа дейтерия (Spectral Tracing of Deuterium isotope – STRIDE). Проследить за процессом в клетке позволяет нерадиоактивный стабильный изотоп водорода, называемым дейтерием. Именно с помощью изотопа водорода помечается глюкоза для дальнейшей визуализации.
Авторы исследования вводили глюкозу, помеченную дейтерием (D7-глюкоза), в клеточные модели. Также маркировали ткани мышей, добавляя D7-глюкозу в питьевую воду.
Результаты научного исследования
В живых клетках и в различных тканях, собранных у мышей, STRIDE позволил идентифицировать специфические молекулы, которые были синтезированы, включая липиды, белки и ДНК. Техника позволила обнаружить метаболическую динамику этих крупных молекул в различных органах мыши, включая мозг, кишечник и печень.
Авторы утверждают, что оценка использования глюкозы с высоким разрешением, предоставленная STRIDE, является важным шагом на пути к содержательному анализу клеточных состояний здоровья и заболеваний.
Авторы другого исследования путаются установить, можно ли при сахарном диабете употреблять сладости.
