نانوذرات به کمک جداسازی لیزوزوم‌ها از سلول آمد

محققان ژاپنی نشان دادند که با استفاده از نانوذرات می‌توان لیزوزوم‌ها را از سلول جدا کرد. این روش کارایی بالاتری نسبت به سانتریفیوژ دارد.

کد خبر: ۹۹۱۶۸۱

يکشنبه - ۰۳ بهمن ۱۴۰۰ / January 23, 2022

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان ژاپنی نشان دادند که با استفاده از نانوذرات می‌توان لیزوزوم‌ها را از سلول جدا کرد. این روش کارایی بالاتری نسبت به سانتریفیوژ دارد.

عملکرد صحیح سلول‌های ما بر اساس هماهنگی دقیق بسیاری از فرآیند‌ها و اندامک‌های پیچیده است. لیزوزوم‌ها، اندامک‌های سلولی حیاتی، پر از آنزیم هستند که در بسیاری از سلول‌های حیوانی یافت می‌شوند و به تجزیه و استفاده مجدد درشت مولکول‌ها مانند پروتئین‌ها، لیپید‌ها و نوکلئوتید‌ها کمک می‌کنند. لیزوزوم‌ها علاوه بر عملکردشان در هضم سلولی و مدیریت مواد زائد، در سیگنال‌دهی اسید آمینه نیز شرکت می‌کنند که سنتز پروتئین را نیز تحریک می‌کند.

با توجه به اینکه بسیاری از بیمار‌ها به دلیل نقص در عملکرد لیزوزوم ایجاد می‌شوند، جای تعجب نیست که محققان برای دهه‌ها به طور فعال در تلاش برای درک این اندامک ا بوده‌اند. اما تنها چند روش وجود دارد که امکان استخراج لیزوزوم‌ها را از داخل سلول فراهم می‌کند. رایج‌ترین روش “اولتراسانتریفیوژ با گرادیان چگالی” نام دارد. این روش شامل شکستن آرام غشای سلول و اعمال نیروی گریز از مرکز به محتویات سلول است. این کار اجزای سلول را جدا می‌کند. متأسفانه، برخی از اندامک‌های دیگر چگالی مشابه لیزوزوم‌ها دارند و در نتیجه نمونه‌هایی با ناخالصی بالا ایجاد می‌شوند. علاوه بر این، این فرآیند به قدری طول می‌کشد که تا پایان آن، بسیاری از پروتئین‌های لیزوزومی از بین رفته و/یا تخریب شده‌اند.

به تازگی، تیمی از دانشمندان به سرپرستی پروفسور شینیا مائنوسونو از مؤسسه علوم و فناوری پیشرفته ژاپن (JAIST) قدمی برای حل این مشکل برداشته‌اند و یک راهبرد جدید برای جداسازی سریع لیزوزوم‌های دست نخورده با خلوص بالا ایجاد کرده‌اند. نتایج این مطالعه در ACS Nano منتشر شده است.

راهبرد آن‌ها حول محور استفاده از نانوذرات هیبریدی مغناطیسی-پلاسمونیک (MPNPs) ساخته شده از نقره و آلیاژ آهن- کبالت و پوشیده شده در ترکیبی به نام آمینو دکستران (aDxt) است. اساس این رویکرد این است که MPNP‌های پوشیده شده با aDxt به طور طبیعی توسط سلول‌ها از طریق “اندوسیتوز” بلعیده می‌شوند، که در داخل لیزوزوم‌ها به اوج مقدار خود می‌رسد. هنگامی که MPNP‌های کافی در داخل لیزوزوم‌ها انباشته شدند، سلول‌ها را می‌توان به آرامی “له کرد” و لیزوزوم‌ها را با استفاده از آهنربا بازیابی کرد.

برای اینکه این روش کار کند، ضروری است که MPNP‌ها فقط در داخل لیزوزوم‌ها قرار گیرند و نه در سایر اندامک‌ها. اینجاست که تصویربرداری پلاسمون مفید است، زیرا روش تعامل نانوذرات پلاسمونی با نور، تصوبربرداری از آن‌ها را با میکروسکوپ نوری آسان می‌کند. محققان با رنگ آمیزی متفاوت هر نوع اندامک در مسیر اندوسیتی با استفاده از رنگ آمیزی ایمنی و بررسی نحوه همپوشانی محل MPNP‌ها با آنها، زمان دقیقی را که بیشتر MPNP‌ها برای رسیدن به لیزوزوم نیاز دارند، تعیین کردند. به نوبه خود، این کار تضمین می‌کند که در فرآیند جداسازی، نمونه‌های لیزوزوم با خلوص بالا به دست می‌آید.

پس از آن، این تیم اثرات دما و زمان جداسازی مغناطیسی را بر روی ترکیب پروتئین لیزوزوم‌های استخراج شده تجزیه و تحلیل کردند. نتایج آن‌ها نشان داد که از دست دادن پروتئین حتی در دمای پایین ۴ درجه سانتیگراد بسیار سریع است.