نانوسنسورهایی که چربی را در سلول های زنده تشخیص می دهند

نانوسنسورهایی که چربی را در سلول های زنده تشخیص می دهند

سنسورهای در اندازه نانو توسط محققان دانشگاه Weill Cornell Medicine و مرکز Memorial Sloan Kettering Cancer Center توسعه یافت که می تواند لیپیدها، یا مولکول های چربی را در قسمت های ویژه ای درون سلول های زنده اندازه بگیرد. این سنسورها برای توسعه درمان های جدید و درمان تعدادی از بیماری ها، حائز اهمیت هستند. چربی ها از جمله کلسترول، وقتی به سلول ها وارد می شوند توسط ساختارهایی به نام لیزوزوم شکسته می شوند. وقتی که لیزوزوم ها نتوانند این چربی ها را از بین ببرند، آن ها تجمع یافته و باعث آسیب به بافت ها می شوند. این مسئله در بیماری هایی نظیر کبد چرب، تصلب شرایین، بیماری های زوال سیستم عصبی همچون آلزایمر، و حتی سرطان اتفاق می افتد. دکتر دنیل هلر گفت: «اندازه گیری مقدار لیپیدهای ذخیره شده درون لیزوزوم ها، مخصوصا در سلول های زنده مشکل است. ما فکر می کنیم که وسیله ای را توسعه داده ایم که می تواند به محققان، در مطالعه نحوه پردازش چربی در سلول کمک کند.»

تصاویر مادون قرمز از نانوسنسورها و لیپید درون سلول های زنده

این مقاله در مجله ACS Nano به چاپ رسیده است که در آن دکتر هلر و همکارانش یک نانوسنسور طراحی کرده اند که می تواند به درستی، میزان چربی لیزوزومی در سلول های زنده را اندازه بگیرد. سنسور مورد بحث، از یک فیبر کربنی کوچک تشکیل شده است، که به آن نانولوله کربنی اطلاق می شود، که در حدود 1/100,000ام قطر موی انسان است. نانولوله درون توالی خاصی از DNA پیچیده شده است آن را به لیپیدها حساس می کند. نانولوله های کربنی،می توانند نور مادون قرمز نزدیک را در پاسخ به یک محرک ساطع کنند، که باعث مفید بودن آن ها به عنوان یک بیوسنسور می شود. دکتر جنا می گوید: «ما این نانولوله را طوری مهندسی کرده ایم که به چربی حساس باشد. درنتیجه وقتی مولکول های چربی به مجاورت نانولوله ها بیایند، بر اثر تغییرات سنسور نور ساطع خواهد شد.» محققان سنسورهای نانولوله ای را به سلول های انسانی درون پتری دیش افزودند. سنسورهای برداشت شده به لیزوزوم سلول ها وارد شدند. وقتی که چربی به لیزوزوم ها وارد شود، محققان، با استفاده از یک دوربین مخصوص، تغییر رنگ فلورسنت نانولوله ها را مشاهده می کنند، که وارد طول موج های کوتاه تر نور می شوند.» دکتر هلر افزود: «نانولوله های کربنی رنگی را ساطع می کنند که توسط چشم قابل مشاهده نیست، اما وقتی که در میان مولکول های چربی قرار بگیرند، رنگشان تغییر می یابد.» دکتر هلر، در ایجاد پتنت حاصله از این تحقیق همکاری داشته است.

نقشه ای از محتوای چربی اندازه گیری شده توسط نانوسنسورهای درون لیزوزوم های سلول زنده که رنگ آبی نشانگر بیشتر بودن میزان چربی و قرمز نشانگر کمتر بودن آن است.

محققان همچنین دریافتند که سنسورها قادر خواهند بود کمتر دن میزان چربی سلول ها را هم تشخیص دهند.آن ها سلول ها را از فردی مبتلا به بیماری Niemann-Pick نوع C، یک اختلال ژنتیکی نادر، برداشت کردند، که لیپیدها در این سلول ها تجمع یافته بودند و آن ها را در معرض دارو برای درمان بیماری قرار دادند. توماس گالاسی گفت: «ما دریافتیم که سنسور می تواند سلول هایی را که درمان شده اند و در حال بیرون ریختن کلسترول هستند را، مشاهده کنند.» نکته مهم این است که سنسورهای نانولوله ای، هیچ اثر منفی روی سلول ها ندارد. محققان بر این باورند که نانوسنسورها می توانند در کشف داروهای جدید، برای بیماری هایی که تجمع چربی در آن ها پیچیده است، استفاده کرد. دکتر هلر اذعان داشت: «درمان های معدودی برای این چنین بیماری ها وجود دارد. در حوزه کشف و توسعه دارو، راه های زیادی برای مشاهده تجمع لیپید در سلول های زنده و حیوانات وجود ندارد. اگر ما بخواهیم بدانیم که یک دارو چگونه عمل می کند، دانستن اطلاعات در مورد تجمع لیپید موثر خواهد بود.»

تصویر یک نانولوله کربنی