مجلة أقلام مرحبا بك في مجلة أقلام , هنا ستجد آخر المقالات والأخبار
رؤية الخلايا في 4D: مستقبل Nanoplasmonic لعلاج الأمراض واكتشاف الأدوية
استخدم الباحثون مقاربة نانوبلازمونيك لمراقبة الإنتاج في الوقت الحقيقي لإفرازات الخلايا ، بما في ذلك البروتينات والأجسام المضادة. تقدم يمكن أن يساعد في تطوير علاجات السرطان واللقاحات والعلاجات الأخرى.
طريقة جديدة للتصوير البصري من الباحثين في جامعة جنيف ومختبر أنظمة BIOnanophotonic تقدم عرضًا رباعي الأبعاد لإفرازات الخلايا ، مما يوفر تفاصيل غير مسبوقة عن وظيفة الخلية والتواصل. تتمتع هذه التقنية بإمكانيات كبيرة لتطوير المستحضرات الصيدلانية والأبحاث الأساسية ، فضلاً عن فحص الخلايا الفردية.
تلعب إفرازات الخلايا مثل البروتينات والأجسام المضادة والناقلات العصبية دورًا أساسيًا في الاستجابة المناعية والتمثيل الغذائي والتواصل بين الخلايا. يعد فهم إفرازات الخلايا أمرًا أساسيًا لتطوير علاجات الأمراض ، ولكن الأساليب الحالية قادرة فقط على الإبلاغ عن كمية الإفرازات ، دون أي تفاصيل حول متى وأين يتم إنتاجها.
الآن ، طور الباحثون في مختبر النظم الحيوية (BIOS) في كلية الهندسة وجامعة جنيف أسلوبًا جديدًا للتصوير البصري يوفر رؤية رباعية الأبعاد لإفرازات الخلايا في كل من المكان والزمان. من خلال وضع الخلايا الفردية في آبار مجهرية في شريحة مطلية بالذهب ذات بنية نانوية ، ثم إحداث ظاهرة تسمى الرنين البلازموني على سطح الرقاقة ، فإنها تكون قادرة على رسم خريطة للإفرازات أثناء إنتاجها ، مع ملاحظة شكل الخلية وحركتها.
نظرًا لأنه يوفر عرضًا تفصيليًا غير مسبوق لكيفية عمل الخلايا وتواصلها ، يعتقد العلماء أن طريقتهم ، التي نُشرت في 3 أبريل في مجلة Nature Biomedical Engineering ، لديها إمكانات “هائلة” لتطوير المستحضرات الصيدلانية بالإضافة إلى البحث الأساسي.
“يتمثل أحد الجوانب الرئيسية لعملنا في أنه يسمح لنا بفحص الخلايا بشكل فردي بطريقة عالية الإنتاجية. القياسات الجماعية لمتوسط الاستجابة للعديد من الخلايا لا تعكس عدم تجانسها … وفي علم الأحياء ، كل شيء غير متجانس ، من الاستجابات المناعية إلى الخلايا السرطانية. هذا هو السبب في صعوبة علاج السرطان ، “كما يقول رئيس BIOS Hatice Altug.
مليون عنصر استشعار
في قلب طريقة العلماء توجد شريحة نانوبلازمية بحجم 1 سم 2 مكونة من ملايين الثقوب الصغيرة ومئات الغرف للخلايا الفردية. الرقاقة مصنوعة من ركيزة ذهبية نانوية مغطاة بشبكة بوليمر رفيعة. تمتلئ كل غرفة بوسط خلوي لإبقاء الخلايا حية وصحية أثناء التصوير.
“إفرازات الخلية تشبه كلمات الخلية: فهي تنتشر ديناميكيًا في الزمان والمكان للتواصل مع الخلايا الأخرى. يقول طالب الدكتوراه في BIOS والمؤلف الأول سعيد أنصاريان ، إن تقنيتنا تلتقط التباين الأساسي من حيث أين وإلى أي مدى تسافر هذه “الكلمات”.
يأتي جزء nanoplasmonics بفضل شعاع الضوء ، الذي يتسبب في تأرجح الإلكترونات الذهبية. تم تصميم البنية النانوية بحيث لا تتمكن إلا أطوال موجية معينة من اختراقها. عندما يحدث شيء ما – مثل إفراز البروتين – على سطح الرقاقة لتغيير الضوء المار ، يتغير الطيف. يقوم مستشعر صورة CMOS (أشباه الموصلات المعدنية بأكسيد المعادن التكميلية) ومصباح LED بترجمة هذا التحول إلى اختلافات في الكثافة على وحدات البكسل CMOS.
“جمال أجهزتنا هو أن الثقوب النانوية الموزعة عبر السطح بالكامل تحول كل بقعة إلى عنصر استشعار. هذا يسمح لنا بمراقبة الأنماط المكانية للبروتينات المنبعثة بغض النظر عن موقع الخلية ، كما يقول أنصاريان.
سمحت هذه الطريقة للعلماء بالحصول على لمحة عن عمليتين خلويتين أساسيتين – انقسام الخلايا وموت الخلايا – ودراسة الخلايا البائية التي تفرز الأجسام المضادة البشرية.
“لقد رأينا محتوى الخلية ينطلق خلال شكلين من موت الخلايا ، موت الخلايا المبرمج والنخر. في الحالة الأخيرة ، يتم تحرير المحتوى في اندفاع غير متماثل ، مما يؤدي إلى توقيع الصورة أو بصمة الإصبع. لم يظهر هذا من قبل على مستوى الخلية المفردة ، كما يقول ألتوغ.
فحص لياقة الخلية
نظرًا لأن الطريقة تغمر الخلايا في وسط خلية مغذي ، ولا تتطلب ملصقات الفلورسنت السامة المستخدمة بواسطة تقنيات التصوير الأخرى ، يمكن استعادة الخلايا قيد الدراسة بسهولة. وهذا يعطي الطريقة إمكانات كبيرة لاستخدامها في تطوير العقاقير الصيدلانية واللقاحات وغيرها من العلاجات ؛ على سبيل المثال ، لمساعدة الباحثين على فهم كيفية استجابة الخلايا للعلاجات المختلفة على المستوى الفردي.
“نظرًا لأن كمية ونمط الإفرازات التي تنتجها الخلية هي وكيل لتحديد فعاليتها الإجمالية ، يمكننا أيضًا تخيل تطبيقات العلاج المناعي حيث تقوم بفحص الخلايا المناعية للمريض لتحديد تلك الأكثر فاعلية ، ثم إنشاء مستعمرة من تلك الخلايا ، “يقول أنصاريان.
