Pilhas vivas de sondagem com AFM

Uma entrevista com prof. David Alsteens, Université Catholique de Louvain conduziu daqui até abril Cashin-Garbutt, miliampère (Cantab)

Pode você por favor dar uma breve introdução a sua pesquisa usando o AFM às únicos proteínas, receptors, vírus e pilhas da imagem?

Nós estudamos pilhas mamíferas e tentativa para compreender como estas pilhas interagem com seu ambiente. Nós centramo-nos principalmente sobre as interacções que podem ocorrer com ligantes individuais.

Nós olhamos como as únicas ligantes podem interagir com um receptor e provocar um sinal intracelular, ou interagimos com os vírus para ver como o vírus liga a nossas pilhas, e tentamos então interiorizar e conceder as pilhas para desviar uma carga genética.

Interacções de medição da pilha com o AFM de AZoNetwork em Vimeo.

Como você usa as curvas basear-AFM da força-distância para sondar molecular ou as propriedades biofísicas celulares a determinar na único-molécula nivelam as interacções que conduzem processos biológicos?

A ideia é functionalize a ponta transplantando algumas moléculas no vértice da ponta do AFM. Você pode theter uma única ligante ou theter um único vírus na ponta. Você pôs então esta ponta em contacto com a superfície para medir a interacção entre as ligantes e os receptors da superfície da pilha ou a interacção entre um único vírus e a superfície da pilha de anfitrião.

A dificuldade com as pilhas é que é imperativo controlar seu − do ambiente a temperatura, a umidade e como as pilhas se estão movendo. As circunstâncias precisam sempre de ser boas de modo que as pilhas fiquem vivas e você possa sondar a interacção e ser certo que as pilhas se comportam como em um ambiente fisiológico.

Outros tema são que as pilhas são bastante macias, assim que é muito difícil porque você quer tocar apenas na superfície, mas sem destruir as pilhas, que são muito frágeis.

Como estudando processos biológicos no contexto celular estendeu e mudou nossa compreensão da biologia da superfície da pilha?

Bastante recentemente, nós pudemos sondar a única interacção em pilhas, de modo que nós tivéssemos uma ideia melhor sobre como uma única ligante pode interagir in vivo. Nossa medida é executada em pilhas isoladas, porém nós podemos supr que um tipo similar das interacções ocorre dentro do organismo durante processos biológicos fundamentais.

Como o exemplo do en, nós podemos ver, durante o primeiro instante da interacção de um único vírus com uma superfície da pilha, quantas ligações são estabelecidas e o que o dinâmico destas ligações é.

Pela primeira vez, nós podíamos sondar interacções específicas directamente em pilhas vivas. Isto fornece-nos os detalhes sobre o número de interacções estabelecidas durante o primeiro contacto entre um vírus e uma pilha, por exemplo. Diz-nos a importância do estabelecimento bond, seu valency, sua afinidade. todos os factores imperativos para provocar um mecanismo eficaz da infecção.

Como o AFM tem avançado ou tem ajudado directamente sua pesquisa?

Desde meu PhD, eu tentei sempre empurrar os limites de AFM com a ideia medir a interacção da único-molécula em pilhas vivas. Eu comecei esta técnica à microbiologia e agora eu estou estudando as pilhas animais.

Agradecimentos a nossas revelações recentes nós podemos à pergunta biológica da chave de endereço a nível celular e compreendemos como resposta celular intermediária individual da ligante ou do vírus. Recentemente, a curva nova basear-AFM da força-distância tem permitir uma medida mais rápida e permite que a força aplicada seja controlada mais precisamente.

Que é o impacto o mais grande que o AFM fez aos campos biológicos e do nanomedicine da pesquisa?

Eu penso com a revelação recente, nós posso agora estudar os mecanismos novos que ocorrem em pilhas vivas. Compreendendo como, um vírus interage com as pilhas, por exemplo, pelos nós veremos que componentes celulares são muito cruciais durante as primeiras etapas da infecção.

Então, num segundo etapa, nós poderemos desenvolver e visar os eventos chaves desta primeira interacção para abulir estas interacções preliminares. Eu penso aquele bastante logo no futuro, nós poderei desenvolver algumas drogas que visam esta primeira interacção.

Como a tecnologia de Bruker ajudou ou AFM avançado na pesquisa biológica?

Eu diria que esta revelação tecnologico recente nos permitiu às pilhas mamíferas de vida da imagem, que não era praticável com os modos precedentes. Ao mesmo tempo, permite-nos de medir eventos obrigatórios específicos em pilhas, significado que nós podemos directamente correlacionar a topografia com o local obrigatório e extrair a cinética e o termodinâmica da interacção, conseqüentemente fornecendo uma imagem completa da interacção que ocorre em pilhas.

Que sistema você usa?

Actualmente, nós estamos trabalhando em três campos diferentes. Nós estamos trabalhando na virologia e estamos estudando a interacção entre um vírus e pilhas. Nós estamos olhando os receptors específicos e estamos vendo como, por exemplo, um GPCR interage com uma única ligante para activar um sinal intracelular.

Nós somos interessados igualmente na organização dos lipidos em glóbulos vermelhos ou em outras pilhas e na vista se os lipidos são distribuída homogénea ou heterogênea e se montam no nanodomain como jangada ou seja mais estável em pilhas.

Que é a importância das reuniões, como a conferência do AFM Biomed, a você e à comunidade de pesquisa do AFM?

Eu penso que é agradável para compartilhar de nossos resultados de pesquisa e os discutir com outros povos a fim empurrar as ideias que você não pode expandir em seu próprio laboratório. É uma maneira de encontrar povos e de olhar as novidades.

Que sentido você vê, ou gostaria de ver, AFM que vai nos próximos cinco anos? Que você vê como a coisa grande seguinte para o AFM?

Eu penso que é agora hora de aplicar até agora a tecnologia desenvolvida para endereçar perguntas biológicas inexploradas.  Estudar a maioria do mecanismo biológico relativo às interacções de superfície não precisa de desenvolver modos novos; nós podemos já uso de t o que é actualmente availbale para responder às perguntas muito grandes, que ajudariam directamente na escolha de objectivos ou no exame das drogas e de moléculas antiadesivas.

Eu estive em meu instituto por dois anos agora e eu discuto com meus colegas o que o mais poderoso ou parte importante de AFM são e como eu posso os ajudar. Eu observei recentemente que muitos biólogos dos campos diferentes começam ver as capacidades originais do AFM e como podem as usar para contornar limites actuais em sua pesquisa.

Eu trabalhei recentemente com um colega na imunologia que teve um receptor em pilhas que não era tão certo de em termos do como uma ligante interage com. Soube que sinalizando estêve negociado pelo este os receptors mas nao certo específicos se este receptor estava interagindo directamente com a ligante. Esta é a pergunta típica que nós podemos endereçar com nossa tecnologia.  

Para estudá-la, nós transplantamos a ligante na ponta do AFM e nós medimos a interacção. Nós podíamos medir uma interacção específica e ainda mais, essa interacção específica provocava um sinal intracelular e uma resposta celular.

Nós podemos já aplicar esta tecnologia a outros campos e ajudar biólogos, por exemplo, ou povos na medicina a responder a perguntas grandes.

Você pensa o AFM tem aplicações clínicas mover-se para a frente?

Eu penso que é bastante difícil executar o AFM dentro de um hospital porque é bastante uma técnica desafiante. Do ponto de vista de um cientista, é bastante difícil usar a tecnologia actual do AFM. Um pesquisador novo em meu laboratório tomará aproximadamente seis a nove meses ou mesmo um ano inteiro para compreender todos os parâmetros desta tecnologia.

Contudo, eu penso que é bastante uma tecnologia útil porque há muitos parâmetros que você pode extrair. Você pode imagem a topografia; você pode obter a informação sobre uma interacção específica; você pode extrair propriedades mecânicas nano e a rigidez modular.

Combinar todos estes dados pode fornecer uma imagem completa do que ocorra em pilhas vivas e responde a muitas perguntas. Contudo, o pessoa de formação que nunca usou a tecnologia para usar estas ferramentas é bastante desafiante!

Onde podem os leitores encontrar mais informação?

Sobre o prof. David Alsteens

O prof. Dr. David Alsteens é agora uma cabeça de um grupo de NanoBioPhysics no catholique de Louvain de Université em Bélgica. David adquiriu seu CAM. e PhD na mesma universidade no campo do nanobiothechnology com prof. Yves Dufrêne. Em seguida esse David fez um PostDoc no departamento da ciência das biosistemas e na engenharia em ETH em Basileia, Suíça no grupo de prof. Daniel Muller.

Foco da pesquisa de David neste momento no NanoBioPhysics da maquinaria da superfície da pilha. Seus usos da equipe usam principalmente a microscopia atômica da força (AFM) à imagem em únicos proteínas, receptors, vírus e pilhas de alta resolução. Além disso, usa as curvas basear-AFM da força-distância para sondar molecular ou as propriedades biofísicas celulares a determinar na único-molécula nivelam as interacções que conduzem processos biológicos.

Apenas recebeu um ERC que começa a concessão do Conselho de Pesquisa europeu estudar o mecanismo da infecção do vírus usando o AFM e a microscopia confocal.

David é o co-autor de 60 publicações e de 7 capítulos do livro.

Citations

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    Bruker Nano Surfaces. 2018. Pilhas vivas de sondagem com AFM. News-Medical, viewed 17 October 2019, https://www.news-medical.net/news/20171121/Probing-living-cells-with-AFM.aspx.