Νέα μέθοδος ελέγχου της κίνησης μορίων σε ζωντανά κύτταρα

Η πειραματική διάταξη της τεχνικής. Το κύτταρο θερμαίνεται με ένα λέιζερ υπερύθρων και τα μόρια κινούνται κατά μήκος της μεταβολής της θερμοκρασίας, που υποδεικνύουν τα βέλη.

Οι μετρήσεις των βιομοριακών αλληλεπιδράσεων που πραγματοποιούνται στο εσωτερικό ζωντανών κυττάρων είναι απαραίτητες για την κατανόηση των πολύπλοκων βιολογικών διεργασιών. Η εξερεύνηση του εσωτερικού των ζωντανών κυττάρων, χωρίς όμως να προκαλέσουμε βλάβες σ΄ αυτά, αποτελεί μια πρόκληση για τους ερευνητές.
Η κυτταρική μεμβράνη θωρακίζει το κύτταρο από τα ηλεκτρικά πεδία, και απαγορεύει τη χρήση της ηλεκτροφόρησης, μια τεχνική που χρησιμοποιείται συχνά στην ανάλυση βιολογικών δειγμάτων – όχι όμως σε ζωντανά κύτταρα. (Κατά την ηλεκτροφόρηση εφαρμόζεται ένα ηλεκτρικό πεδίο σε ένα μέσο. Το αποτέλεσμα είναι ότι τα φορτισμένα σωματίδια κινούνται προς τα ηλεκτρόδια με ταχύτητες διαφορετικές ανάλογα με το φορτίο τους και αντιστρόφως ανάλογα με το μέγεθος τους. Έτσι τα περισσότερο φορτισμένα και μικρότερα μόρια απομακρύνονται περισσότερο από το αρχικό σημείο, ενώ τα μεγαλύτερα και λιγότερο φορτισμένα λιγότερο, και έτσι επιτυγχάνεται διαχωρισμός).
Σε μια νέα δημοσίευση, ερευνητές δείχνουν για πρώτη φορά ότι η θερμοφόρηση – η κίνηση των μορίων που οφείλεται στη θερμοκρασιακή βαθμίδα (μεταβολές θερμοκρασίας) κι όχι σε ηλεκτρικό πεδίο – μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μελετηθεί η κίνηση του DNA και άλλων μορίων μέσα σε ζωντανά κύτταρα. Την εργασία που έχει τίτλο « Thermophoretic Manipulation of Molecules inside Living Cells» υπογράφουν οι Maren R. Reichl και Dieter Braun του πανεπιστημίου Ludwig Maximilian του Μονάχου και δημοσιεύεται στο τελευταίο τεύχος του περιοδικού «The Journal of the American Chemical Society».
Με την νέα τεχνική δημιουργούνται μεταβολές θερμοκρασίας στο εσωτερικό του κυττάρου με ένα λέιζερ υπέρυθρης ακτινοβολίας και τα μόρια στο εσωτερικό του κυττάρου κινούνται κατά μήκος της μεταβολής της θερμοκρασίας, από τις θερμότερες στις ψυχρότερες περιοχές. Ταυτόχρονα μια κάμερα καταγράφει αυτή την κίνηση ανεξάρτητα. Η τεχνική εφαρμόζεται στο φυσικό περιβάλλον των κυττάρων in vivo.

Οι ερευνητές κατάφεραν τέτοιου είδους μετρήσεις με το DNA στο κυτταρόπλασμα ζωντανών κυττάρων. Μάλιστα παρατήρησαν ότι η κίνηση του DNA στο κυτταρόπλασμα επιβραδύνεται εξαιτίας του μοριακού συνωστισμού. Εκτός από τη μέτρηση της κίνησης του DNA, η τεχνική της θερμοφόρησης θα μπορούσε να μετρήσει επίσης την κίνηση των πρωτεϊνών, φαρμακευτικών συστατικών καθώς και άλλων μορίων που μπορούν να κινηθούν στο κυτταρόπλασμα.
Μια εφαρμογή της θερμοφόρησης μέσα σε ζωντανά κύτταρα θα μπορούσε να είναι η μελέτη της χημικής συγγένειας των μορίων, που θα αποκάλυπτε λεπτομέρειες σχετικά με τις αλληλεπιδράσεις αυτών των μορίων.
phys.org
πηγη