محققان روش جدیدی برای تجسم ترشح پروتئین تک سلولی با وضوح خیره کننده ابداع کردند



اخیراً شاهد تصاویر خیره کننده ای از کهکشان های دوردست بوده ایم که توسط تلسکوپ جیمز وب فاش شده اند، که قبلاً فقط به صورت نقاط تار قابل مشاهده بودند. محققان دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس روش جدیدی برای تجسم پروتئین های ترشح شده توسط سلول ها با وضوح خیره کننده ایجاد کرده اند که آن را نسخه جیمز وب برای تجسم ترشح پروتئین تک سلولی ساخته است.

محققان به سرپرستی سریکانت سینگامانی، لیلیان و لیزل هیوز، استاد مهندسی مکانیک و علم مواد در دانشکده مهندسی مک‌کلوی، و انوشری ست، محقق سابق فوق‌دکتری در آزمایشگاه سینگامانی، روش FluoroDOT را توسعه دادند. مقاله ای در 5 آگوست در مجله Cell Reports Methods. این روش بسیار حساس قادر است پروتئین های ترشح شده توسط یک سلول را در حدود 30 دقیقه ببیند و اندازه گیری کند.

با همکاری محققان دانشکده پزشکی دانشگاه واشنگتن و سایر دانشگاه‌ها، آن‌ها دریافتند که سنجش FluoroDOT همه کاره، کم‌هزینه و سازگار با هر محیط آزمایشگاهی است و این پتانسیل را دارد که نگاه جامع‌تری به این پروتئین‌ها نسبت به روش‌های پرکاربرد موجود ارائه دهد. . محققان زیست‌پزشکی برای اطلاعاتی در مورد ارتباط سلول به سلول، سیگنال‌دهی سلولی، فعال‌سازی و التهاب، از جمله اقدامات دیگر، به این پروتئین‌های ترشح شده نگاه می‌کنند، اما روش‌های موجود از نظر حساسیت محدود هستند و ممکن است تا 24 ساعت طول بکشد تا پردازش شوند.

چیزی که سنجش FluoroDOT را از سنجش‌های موجود متمایز می‌کند این است که از یک پلاسمونیک فلور استفاده می‌کند، یک نانوبرچسب افزایش‌یافته با پلاسمون که در آزمایشگاه Singamaneni ساخته شده است که 16000 برابر روشن‌تر از برچسب‌های فلورسانس معمولی است و نسبت سیگنال به نویز تقریباً 30 برابر بیشتر است.

فلورهای پلاسمونیک از نانوذرات فلزی تشکیل شده‌اند که به عنوان آنتنی برای جذب نور و افزایش انتشار فلورسانس فلوروفورهای مولکولی عمل می‌کنند و در نتیجه آن را به یک نانوذره فوق‌العاده درخشان تبدیل می‌کنند.

سریکانت سینگامانی، لیلیان و ای. لیزل هیوز، استاد مهندسی مکانیک و علم مواد، دانشکده مهندسی مک‌کلوی

این انتشار فوق‌العاده پلاسمونیک فلور به کاربر امکان می‌دهد مقادیر بسیار کمی از پروتئین ترشح شده را ببیند، کاری که در سنجش‌های موجود قادر به انجام آن نیست و سیگنال‌های با وضوح بالا را به صورت دیجیتالی با استفاده از تعداد ذرات یا الگوی نقطه‌ای در هر خوشه اندازه‌گیری کند. یا نقطه، با استفاده از یک الگوریتم سفارشی ساخته شده است. علاوه بر این، به تجهیزات خاصی نیاز ندارد. Singamaneni و همکارانش برای اولین بار کار خود را با پلاسمونیک فلوئور در Nature Biomedical Engineering در سال 2020 منتشر کردند.

فناوری فلور پلاسمونیک در انتظار ثبت اختراع توسط دفتر مدیریت فناوری در دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس به Auragent Bioscience LLC مجوز داده شده است.

ست که در آزمایشگاه Singamaneni کار می‌کرد و اکنون دانشمند اصلی در کاربردهای سلولی برای Auragent Bioscience است، می‌گوید: «با استفاده از یک میکروسکوپ فلورسانس ساده، ما می‌توانیم به طور همزمان یک سلول را همراه با توزیع فضایی پروتئین‌های ترشح شده در اطراف آن تصویر کنیم. ما الگوهای ترشح جالبی را برای انواع مختلف سلول دیدیم. این آزمایش همچنین امکان تجسم همزمان دو نوع پروتئین از سلول‌های منفرد را فراهم می‌کند. هنگامی که سلول‌های متعدد در معرض محرک‌های یکسانی قرار می‌گیرند، می‌توانیم سلول‌هایی را که همزمان دو پروتئین ترشح می‌کنند تشخیص دهیم. زمان از آنهایی که فقط یک پروتئین ترشح می کنند یا اصلا ترشح نمی کنند.”

برای تایید این فناوری، این تیم از پروتئین های ترشح شده از سلول های انسان و موش، از جمله سلول های ایمنی آلوده به مایکوباکتریوم توبرکلوزیس استفاده کردند.

یکی از همکاران و نویسندگان، جنیفر فیلیپس، MD، PhD، پروفسور تئودور و برتا برایان در گروه‌های پزشکی و میکروبیولوژی مولکولی و مدیر بخش بیماری‌های عفونی دانشکده پزشکی، استفاده کرده است. سنجش FluoroDOT در آزمایشگاه او.

فیلیپس گفت: وقتی مایکوباکتریوم توبرکلوزیس سلول‌های ایمنی را آلوده می‌کند، آن سلول‌ها با ترشح پروتئین‌های مهم ایمنی به نام سیتوکین پاسخ می‌دهند. “اما همه سلول‌ها به یک شکل به عفونت پاسخ نمی‌دهند. سنجش FluoroDOT به ما این امکان را می‌دهد که ببینیم سلول‌های فردی در یک جمعیت چگونه به عفونت پاسخ می‌دهند – ببینیم کدام سلول‌ها و در کدام جهت ترشح می‌کنند. این با فناوری قدیمی‌تر امکان‌پذیر نبود. “

منبع:

دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس

مرجع مجله:

ست، ا.، و همکاران (2022) تصویربرداری با وضوح بالا از ترشح پروتئین در سطح تک سلولی با استفاده از روش FluoroDOT تقویت‌شده با پلاسمون. روش های گزارش سلولی doi.org/10.1016/j.crmeth.2022.100267.



منبع