Celle viventi di sondaggio con il AFM

Un'intervista con prof. David Alsteens, Université Catholique il de Lovanio ha condotto da ora ad aprile Cashin-Garbutt, il mA (Cantab)

Potete fare prego una breve introduzione alla vostra ricerca facendo uso del AFM alle singoli proteine, ricevitori, virus e celle di immagine?

Studiamo le cellule di mammiferi e la prova per capire come queste celle interagiscono con il loro ambiente. Pricipalmente mettiamo a fuoco sulle interazioni che possono accadere con i diversi leganti.

Esaminiamo come i singoli leganti possono interagire con un ricevitore ed avviare un segnale intracellulare, o interagiamo con i virus per vedere come il virus lega alle nostre celle e poi proviamo ad interiorizzare e concedere le celle per deviare un carico genetico.

Interazioni della cella di misura con il AFM da AZoNetwork su Vimeo.

Come usate le curve basare-AFM di forza-distanza per sondare molecolare o i beni biofisici cellulari da quantificare alla unico molecola livellano le interazioni che determinano i trattamenti biologici?

L'idea è di functionalize il suggerimento innestando alcune molecole sulla punta del suggerimento del AFM. Potete theter un singolo legante o theter un singolo virus sul suggerimento. Poi avete messo questo suggerimento in contatto con la superficie per misurare l'interazione fra i leganti ed i ricevitori della superficie delle cellule o l'interazione fra un singolo virus e la superficie della cellula ospite.

La difficoltà con le celle è che è obbligatorio gestire il loro − dell'ambiente la temperatura, l'umidità e come le celle stanno muovendo. Le circostanze devono sempre essere buone in modo che le celle restino vive e possiate sondare l'interazione ed essere sicuro che le celle si comportano come in un ambiente fisiologico.

Un'altra questione è che le celle sono abbastanza molli, in modo da è molto difficile perché volete toccare appena la superficie, ma senza distruggere le celle, che sono molto fragili.

Come studiando i trattamenti biologici nel contesto cellulare ha esteso e cambiato la nostra comprensione della biologia della superficie delle cellule?

Abbastanza recentemente, abbiamo potuti sondare la singola interazione sulle celle, di modo che abbiamo una migliore idea circa come un singolo legante può interagire in vivo. La nostra misura è realizzata sulle celle isolate, comunque possiamo supporre che un simile genere di interazioni si presenta all'interno dell'organismo durante i trattamenti biologici fondamentali.

Come esempio dell'en, possiamo vedere, durante il primo istante dell'interazione di singolo virus con una superficie delle cellule, quante obbligazioni sono stabilite e che cosa il dinamico di queste obbligazioni è.

Per la prima volta, potevamo sondare le interazioni specifiche direttamente sulle celle viventi. Ciò ci fornisce i dettagli circa il numero delle interazioni stabilite durante il primo contatto fra un virus e una cella, per esempio. Ci dice l'importanza dell'istituzione schiava, la loro valenza, la loro affinità. tutti i fattori obbligatori per avviare un efficace meccanismo di infezione.

Come il AFM direttamente ha avanzato o aiutato la vostra ricerca?

Dal mio PhD, ho provato sempre a spingere i limiti del AFM con l'idea misurare l'interazione della unico molecola sulle celle viventi. Ho iniziato questa tecnica a microbiologia ed ora sto studiando le celle animali.

Grazie ai nostri sviluppi recenti possiamo alla domanda biologica di tasto di indirizzo al livello cellulare e capiamo come risposta cellulare mediata determinata del virus o del legante. Recentemente, la nuova curva basare-AFM di forza-distanza ha permettere alla misura più veloce e che permette che la forza applicata sia gestita più precisamente.

Che cosa è il più grande impatto che il AFM abbia fatto ai campi di nanomedicine e biologici della ricerca?

Penso con lo sviluppo recente, noi posso ora studiare i nuovi meccanismi che si presentano sulle celle viventi. Capendo come, un virus interagisce con le celle, per esempio, dai vederemo quali componenti cellulari è molto cruciali durante i primi punti dell'infezione.

Poi, ad un secondo punto, potremo sviluppare e mirare agli eventi chiave di questa prima interazione per abolire queste interazioni preliminari. Penso quello abbastanza presto in futuro, noi potrò sviluppare alcune droghe che mirano a questa prima interazione.

Come la tecnologia di Bruker ha aiutato o AFM avanzato nella ricerca biologica?

Direi che questo sviluppo tecnologico recente ci ha permesso alle cellule di mammiferi viventi di immagine, che non era fattibile con i modi precedenti. Allo stesso tempo, ci permette di misurare gli eventi obbligatori specifici sulle celle, significato che possiamo direttamente correlare la topografia con la sede del legame ed estrarre la cinetica e la termodinamica dell'interazione, quindi fornendo un'immagine completa dell'interazione che ha luogo sulle celle.

Quale sistema usate?

Corrente, stiamo lavorando in tre campi differenti. Stiamo lavorando in virologia e stiamo studiando l'interazione fra un virus e le celle. Stiamo esaminando i ricevitori specifici e stiamo vedendo come, per esempio, un GPCR interagisce con un singolo legante per attivare un segnale intracellulare.

Egualmente ci interessiamo all'organizzazione dei lipidi sui globuli rossi o su altre celle e sull'esame se i lipidi sono distribuita omogenea o eterogenea e se montano nel nanodomain come zattere o sia più stabile sulle celle.

Che cosa è l'importanza delle riunioni, come la conferenza del AFM Biomed, voi ed alla comunità di ricerca del AFM?

Penso che sia piacevole dividere i nostri risultati della ricerca e discuterli con l'altra gente per spingere le idee che non potete ampliare nel vostro proprio laboratorio. È un modo incontrare la gente ed esaminare le novità.

La che direzione vedete, o vorreste per vedere, AFM che va durante i cinque anni futuri? Che cosa vedete come la grande cosa seguente per il AFM?

Penso che ora sia tempo di applicare finora la tecnologia sviluppata per rivolgere le domande biologiche inesplorate.  Lo studio dei la maggior parte del meccanismo biologico relativo alle interazioni di superficie non deve sviluppare i nuovi modi; possiamo già uso di t che cosa è corrente availbale per rispondere alle domande molto grandi, che aiuterebbero direttamente nell'ottimizzazione o nella schermatura delle droghe e delle molecole antiadesivo.

Sono stato nel mio istituto per due anni ora e discuto con i miei colleghi che cosa il più potente o la parte importante di AFM è e come posso aiutarli. Recentemente ho osservato che molti biologi dai campi differenti partono vedere le capacità uniche del AFM e come possono usarli per aggirare i limiti correnti nella loro ricerca.

Recentemente ho lavorato con un collega in immunologia che ha avuta un ricevitore sulle celle che non era così sicuro di in termini di come un legante interagisce con. Ha saputo che segnalando è stato mediato dal questo ricevitori ma sicuro specifici se questo ricevitore direttamente stava interagendo con il legante. Ciò è la domanda tipica che possiamo indirizzare con la nostra tecnologia.  

Per studiarlo, abbiamo innestato il legante sul suggerimento del AFM ed abbiamo misurato l'interazione. Potevamo misurare un'interazione specifica ed ancora di più, quell'interazione specifica stava avviando un segnale intracellulare e una risposta cellulare.

Possiamo già applicare questa tecnologia ad altri campi ed aiutare i biologi, per esempio, o la gente nella medicina a rispondere alle grandi domande.

Pensate il AFM avete applicazioni cliniche muoverti in avanti?

Penso che sia abbastanza difficile da applicare il AFM all'interno di un ospedale perché è abbastanza una tecnica provocatoria. Dal punto di vista di uno scienziato, è abbastanza difficile da usare la tecnologia corrente del AFM. Un nuovo ricercatore nel mio laboratorio richiederà circa sei - nove mesi o persino un intero anno per capire tutti i parametri di questa tecnologia.

Tuttavia, penso che sia abbastanza una tecnologia utile perché ci sono molti parametri che potete estrarre. Potete immagine la topografia; potete ottenere le informazioni su un'interazione specifica; potete estrarre i beni meccanici nani e la rigidezza modulare.

La combinazione dei tutti questi dati può fornire un'immagine completa di che cosa si presenta sulle celle viventi e risponde a molte domande. Tuttavia, la gente di formazione che non ha usato mai la tecnologia per utilizzare questi strumenti è abbastanza provocatoria!

Dove possono i lettori trovare più informazioni?

Circa prof. David Alsteens

Prof. il Dott. David Alsteens ora è una testa di un gruppo di NanoBioPhysics al catholique de Lovanio di Université nel Belgio. David ha acquistato il suo MSc. e PhD alla stessa università nel campo del nanobiothechnology con prof. Yves Dufrêne. Dopo quel David ha fatto un PostDoc al dipartimento di scienza di biosistemi ed all'assistenza tecnica a ETH a Basilea, Svizzera nel gruppo di prof. Daniel Muller.

Fuoco della ricerca di David al momento sul NanoBioPhysics del macchinario della superficie delle cellule. I suoi usi del gruppo pricipalmente usano la microscopia atomica della forza (AFM) all'immagine alle singoli proteine, ricevitori, virus e celle ad alta definizione. Ancora, usa le curve basare-AFM di forza-distanza per sondare molecolare o i beni biofisici cellulari da quantificare alla unico molecola livellano le interazioni che determinano i trattamenti biologici.

Ha ricevuto appena un ERC che inizia la concessione dal consiglio della ricerca europeo per studiare il meccanismo di infezione virale facendo uso del AFM e della microscopia confocale.

David è il co-author di 60 pubblicazioni e di 7 capitoli del libro.

Citations

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    Bruker Nano Surfaces. 2018. Celle viventi di sondaggio con il AFM. News-Medical, viewed 22 October 2019, https://www.news-medical.net/news/20171121/Probing-living-cells-with-AFM.aspx.