این تکنیک جدید تصویربرداری سلولی راز سرطان را برملا می کند

تیمی از محققان MIT از تکنیک تصویربرداری سلولی جدیدی رونمایی کرده‌اند که نوید تحولی تازه را در مطالعه سلول‌های سرطان می‌دهد.

به گزارش تکناک، نگاه کردن به درون سلول‌ها به دانشمندان این امکان را داده است که عملکرد مولکول‌های سلولی را مشاهده کرده و عملکرد آنها را تجزیه و تحلیل کنند. از زمان ظهور اولین استفاده از پروتئین فلورسنت سبز (GFP) برای تصویربرداری در دهه 90، تاکنون چندین پروتئین فلورسنت که به رنگ های دیگر می درخشند، مورد استفاده قرار گرفته اند.

با این حال، این تکنیک‌های تصویربرداری مرسوم به دلیل توانایی محدود آن‌ها برای گرفتن تعداد انگشت شماری از مولکول‌های درون سلول در یک زمان، محدودیت دارند.

تحقیقات جدید این محدودیت را از بین می برد و توانایی مشاهده همزمان هفت مولکول مختلف را ارائه می دهد. این تحقیقات می تواند دری را برای درک عمیق تر از عملکرد سلولی، پیری و بیماری ها باز کند.

سمفونی فلورسانس

کلید این پیشرفت در استفاده از مولکول های فلورسنت سبز و قرمز نهفته است که با سرعت های مختلف روشن و خاموش می شوند. محققان با استفاده از الگوریتم‌های محاسباتی پس از تصویربرداری از سلول در طول چند ثانیه، دقیقه یا ساعت، توانستند مقدار هر پروتئین هدف را در طول زمان استخراج و ردیابی کنند.

پروفسور بویدن که یکی از رهبران این تحقیق است، در بیانیه‌ای مطبوعاتی توضیح داد: در حالت ایده‌آل، می‌توانید سیگنال‌های یک سلول را در حین نوسان تماشا کنید و سپس می‌توانید درک کنید که چگونه آنها با یکدیگر ارتباط دارند. مشکل این است که شما نمی توانید بسیاری از چیزها را همزمان تماشا کنید. این تکنیک جدید بر این محدودیت غلبه کرده و سمفونی سیگنال های فلورسنت را در یک سلول ارائه می دهد.

در سال 2020، آزمایشگاه بویدن قبلاً با توسعه مالتی پلکس فضایی در این زمینه پیشرفت کرده بود و امکان تصویربرداری همزمان از پنج مولکول مختلف را فراهم کرد. با این حال، مطالعه فعلی رویکرد متفاوتی دارد و به جای آن فلوروفورهای قابل تعویض را معرفی می‌کند.

فلوروفورهای قابل تعویض، پروتئین‌های فلورسنتی هستند که با سرعت‌های خاصی روشن و خاموش می‌شوند. این تطبیق پذیری امکان مشاهده چندین مولکول را بدون تکیه بر موقعیت فیزیکی آنها فراهم می کند و راه را برای درک جامع تری از فعالیت های سلولی هموار می کند.

تجزیه و تحلیل امتیاز سلولی

محققان از یک تکنیک ریاضی موسوم به عدم اختلاط خطی برای تجزیه و تحلیل سیگنال های فلوروفورهای قابل تغییر استفاده کردند.

پس از تجزیه و تحلیل، محققان می توانند حضور و مکان هر مولکول نشان‌دار شده با فلورسنت را در طول دوره تصویربرداری، به سادگی یک میکروسکوپ نوری استاندارد، تجسم کنند.

برای نشان دادن اثربخشی رویکرد خود، تیم تحقیقاتی شش مولکول مختلف را که در چرخه تقسیم سلولی در سلول‌های پستانداران نقش دارند، برچسب‌گذاری کردند. این کار به آنها اجازه داد تا الگوهایی را در سطوح آنزیم ها شناسایی کنند و بینش هایی را در مورد چگونگی پیشرفت سلول ها در چرخه سلولی ارائه دهند.

تطبیق پذیری این روش با برچسب زدن سایر کینازها، ساختارهای سلولی و اندامک ها بیشتر به نمایش گذاشته شد و کاربرد آن از سلول های پستانداران رشد یافته در آزمایشگاه به مغز لاروهای ماهی زبرا گسترش یافت.

مواد مغذی برای انتقال دهنده های عصبی

این تکنیک تصویربرداری جدید به طور موثر می تواند درک ما از پدیده های بیولوژیکی مختلف، از جمله رشد، پیری، سرطان، تخریب عصبی و شکل گیری حافظه را متحول کند.

دانشمندان می توانند با مشاهده چگونگی واکنش سلول ها به ورودی هایی مانند مواد مغذی، عوامل سیستم ایمنی، هورمون ها یا انتقال دهنده های عصبی، رفتار سلولی را بررسی کنند. علاوه بر این، این تکنیک می‌تواند در مطالعه پاسخ‌ها به تغییرات در فعالیت ژن یا جهش‌های ژنتیکی مفید باشد.

پروفسور بویدن در حال حاضر فعالانه در حال کار بر روی گسترش مجموعه فلوروفورهای قابل تعویض است و هدف آن افزایش دامنه سیگنال هایی است که می توان در یک سلول مطالعه کرد. هدف تیم او تطبیق این سیستم پیشرفته برای استفاده در موش ها است.

یافته های تحقیق در مجله Cell منتشر شد.