Zespół badawczy z Uniwersytetu w Getyndze opracowuje metodę rozpoznawania właściwości komórek
Czy potrafisz stwierdzić, czy awokado jest twarde czy miękkie, patrząc na nie? Musiałbyś rozpoznać, jak zachowują się komórki roślinne pod skórką. To samo dotyczy wszystkich innych komórek na naszej planecie: pomimo ponad 100 lat intensywnych badań, wiele ich właściwości pozostaje ukrytych wewnątrz komórki. Naukowcy z Uniwersytetu w Getyndze opisali teraz nowe podejście w czasopiśmie naukowym Materiały naturalne które mogą określić szczególnie trudne do wykrycia właściwości mechaniczne wnętrza komórki poprzez dokładniejsze przyjrzenie się jej.
Komórki są podstawowymi jednostkami wszelkiego życia, a ich dokładne zrozumienie jest kluczowym czynnikiem postępu w medycynie i biologii. Niemniej jednak ich badania nadal stanowią wyzwanie, ponieważ wiele metod niszczy komórkę podczas analizy. Naukowcy z Uniwersytetu w Getyndze zajęli się teraz nowym pomysłem: wykorzystali losowy drżący ruch, który wykonują wszystkie mikroskopijne cząstki. Aby to zrobić, najpierw symulowali oczekiwane drżące ruchy, a następnie sprawdzali przewidywania za pomocą optycznych pułapek laserowych, które mogą precyzyjnie kontrolować mikrocząstki. Korzystając z tego podejścia, zespół badawczy był teraz w stanie analizować ruch mikroskopijnych cząstek – z precyzją w zakresie nanometrów i rozdzielczością czasową około 50 mikrosekund. Ponadto analiza uwzględnia również historię, tj. przeszłe ruchy. Okazało się, że wiele obiektów zawsze chce powrócić do określonego miejsca – tak zwanego średniego relaksacji powrotnej (MBR).
Ta nowa zmienna służy teraz jako rodzaj odcisku palca: zawiera informacje o przyczynach obserwowanych ruchów. Umożliwia to po raz pierwszy odróżnienie procesów aktywnych od procesów zależnych wyłącznie od temperatury (ruchy Browna). „Dzięki MBR możemy uzyskać więcej informacji o ruchach obiektów niż jest to możliwe przy użyciu zwykłych podejść” — wyjaśnia Matthias Krüger z Instytutu Fizyki Teoretycznej Uniwersytetu w Getyndze. Aby formułować stwierdzenia dotyczące żywych komórek, naukowcy zastosowali tę metodę do wnętrza żywych komórek. Ponieważ nasza wiedza na temat wnętrza komórek jest nadal ograniczona, początkowo nie było jasne, czy MBR można zastosować również tutaj. Kiedy zobaczyłem powstałe krzywe, nie mogłem uwierzyć własnym oczom, ponieważ wnętrze komórek można było opisać bardzo precyzyjnie, stosując podejścia, które pierwotnie zakładaliśmy intuicyjnie”, mówi ze zdumieniem Timo Betz z III Instytutu Fizyki, kierownik eksperymentów. Wyniki pokazują, że połączenie uważnej obserwacji i nowych, inteligentnych metod analizy może dostarczyć informacji na temat tego, czy wnętrze komórek jest miękkie, twarde czy płynne”, mówi pierwszy autor badania, Till Münker z Instytutu Fizyki III. Praca była współfinansowana przez Unię Europejską w ramach grantu ERC Consolidator.
Oryginalna publikacja: Till M. Muenker i in. Określanie aktywności i właściwości lepkosprężystych systemów sztucznych i żywych na podstawie pomiarów pasywnych. Materiały natury 2024. doi: 10.1038/s41563’024 -01957-2 .
