Эксперимент, который начинался как "фантазии несбыточная мечта" всего три года назад, сегодня стала реальностью.
Исследователи с Национальной лаборатории Лоренса Беркли (Berkeley Lab) и университета Калифорнии в Беркли , комбинируя нанотехнологий с биохимией, создали уникальные синтетические мембраны, что, впервые за все время, чтобы они могли непосредственно управлять сигнализацией активности в живых Т-клеток от иммунной системы. Уже их эксперименты дали удивительные результаты.
"Этот брак неорганических нанотехнологий с органическими молекулами и клетками дает нам возможность пройти внутрь живой клетки и физически двигаться вокруг своей сигнальных молекул с молекулярной точностью", сказал Джей Гровс, химика, который проводит совместные встречи с физической Biosciences Лаборатории Беркли отдела и UC Химия Беркли департамента. "Наши экспериментальные стакан стала внутри живых клеток, и мы можем наблюдать химические реакции происходят там."
Гровс является главным соавтором, вместе с Майклом Дастин, сотовые иммунолог Нью-Йоркского университета (NYU), из статьи, опубликованной в 18 ноября 2005 номере журнала Наука, озаглавленный: "Измененные TCR сигнализации от Геометрически Repatterned Иммунологические Синапсы ". Ведущий автор является Каспар Моссман, аспирант исследовательской группы Гровс, а второй со-автор Габриэле Кампи, аспирант в Университете Нью-Йорка с Дастином.
"Ученые, включая нас, были постановки разработка теории о том, как сила и длительность сигналов, которые активируют Т-клетки находятся под контролем иммунологических синапсов, не будучи в состоянии сделать прямое экспериментирование из ключевых факторов", сказал Гровс. "Три года назад у нас была эта воображаемая мечта о трубе эксперимент, чтобы определить, как изменения в геометрических форм синапсов - что мы называем пространственными мутаций -. Скажется Т сигнализации ячейки Потом мы поняли, у нас есть инструменты для создания наноразмерных моделей , мы можем это сделать ".
Иммунная система человека является замечательным сотрудничества различных типов клеток, работая вместе, чтобы защитить наш организм от бактериальных, паразитарных, грибковых и вирусных инфекций, а также против роста опухолей. Процесс начинается, когда "антигены", специальных маркеров на поверхности клетки, определить другую ячейку, как "не-Я", и сигнал сотовой воинов иммунной системы, чтобы убить захватчика. Ведущий этой атаки будет Т-клетки, лимфоциты тимуса. Хорошо известно, что ключ к активации Т-клеток является молекулярный сигнал, идущий от антиген-представляющих поверхности клетки. Этот сигнал должен быть усилен и устойчивого достаточно долго, для Т-клеток, взять на себя обязательство монтажа иммунный ответ, а затем должны быть отрезаны с тем чтобы избежать антиген-индуцированной самоубийства клетки или "апоптоз" из Т-клеток.
Кроме того, было установлено, что центр управления для сигнализации Т-клеток находится на стыке или места контакта между Т-клеток и антигенов, получивших название "иммунологических синапсов", потому что она напоминает синапса между двумя взаимодействующими нервными клетками. В иммунологических синапсов, центральная кластер Т-клеточных рецепторов окружен кольцом молекул адгезии образуют то, что соавтор Дастин охарактеризовал как своего рода "яблочко". Центр глазной этого быка уже окрестили "центральной супрамолекулярных кластера активации", или с-SMAC, потому что считалось, что источником активации Т-клеток.
"Оригинальная идея с-SMAC было то, что больше рецепторов Т-клеток кластера, тем сильнее активации Т-клеток сигнал", сказал Гровс. "Это простое видение сила в количестве начали показывать трещины, и теперь мы продемонстрировали, что как раз наоборот, слияние с-SMAC кластера гасит сигнал активации Т клеток. Продолжительность активации сигнала, связанных с пространственной организации Т-клеточных рецепторов, а не размер кластера ".
Гровс и его коллеги построили синтетические мембраны из липидов, которые они собрали на подложку из твердого диоксида кремния так, что мембраны могли свободно плавать несколько нанометров над подложкой. Это позволило исследователям сохранить мембран в их естественной жидком состоянии, что позволяет липидов и белков Т-клеточного рецептора распространять и взаимодействовать свободно на макроскопических расстояниях.
"Текучесть мембран наших создан искусственный антиген-представляющих поверхности клеток, что позволило формирование функциональных иммунологических синапсов с живыми Т-клетки", сказал Гровс.
Гровс и его коллеги смогли пространственно мутировать геометрических форм иммунологических синапсов путем внедрения диоксида кремния подложки с линии хрома, которые были только 100 нанометров (около одной десятимиллионной доли дюйма) в ширину. Эти ультра-узкий хром линии служил барьеров, которые ограничивали движение мембранных липидов и белков Т-клеточного рецептора. Использование электронно-лучевая литография, исследователи смогли настроить хром линии на несколько различных моделей, включая простые линии, параллельные, сетки, а также ряд концентрических шестиугольников.