Исследователи из Университета Райса разработали технологию, которая позволяет живым клеткам светиться, показывая изменения белков в реальном времени. Этот подход открывает новые возможности для изучения сложных заболеваний, включая рак, без вмешательства в естественные процессы организма.
Ключ к новой технологии — добавление в клетки 21-й аминокислоты, которая превращает обычные белки в «живые сенсоры». Она позволяет наблюдать за посттрансляционными модификациями — химическими изменениями, контролирующими рост, старение и развитие болезней.
Система успешно работает как в бактериальных, так и в человеческих клетках, а также в живых опухолевых моделях. Это делает метод безопасной и более точной альтернативой традиционным лабораторным техникам, которые часто требуют разрушения клеток.
Как объясняет руководитель исследования Хань Сяо, новая технология позволяет «увидеть невидимую хореографию белков внутри живых клеток». По сути, учёные снабдили клетки инструментами, которые позволяют им производить и распознавать особую светящуюся форму аминокислоты — лизина. Когда белки подвергаются модификации, они начинают излучать свет, сигнализируя о происходящих изменениях.
От лаборатории к живым организмам
Команда использовала ферменты, чтобы синтезировать ацетиллизин прямо внутри клеток и встроить его в нужные участки белков. Когда происходили модификации, белки начинали светиться. Это свечение служит прямым индикатором активности белков и не требует внешних реагентов.
С помощью «светящихся» датчиков исследователи также смогли изучить ферменты, управляющие поведением клеток. Например, они исследовали SIRT1 — ключевой регулятор, связанный с воспалением и раковыми процессами. Оказалось, что его ингибирование блокирует активность фермента, но не всегда останавливает рост опухолей, что даёт новые направления для терапии.
«Увидеть свечение в ответ на ацетилирование прямо в живой ткани — это невероятное ощущение, — добавил Сяо. — Теперь мы можем наблюдать за тем, что раньше было скрыто, и глубже понимать, как болезни развиваются и реагируют на лекарства».
Почему это важно
Новая технология имеет потенциал далеко за пределами онкологии. Поскольку система работает в живых организмах, она может использоваться для отслеживания различных заболеваний и реакций на лечение в реальном времени. Световые сигналы упрощают массовый скрининг лекарств, воздействующих на ферменты, регулирующие посттрансляционные модификации.
В будущем исследователи планируют расширить метод для изучения других видов модификаций белков и использовать его в органоидах, созданных из человеческих клеток. Это поможет развивать персонализированную медицину и точнее понимать работу клеток в организме.
Как отметил первый автор исследования Ю Ху, «технология живых сенсоров делает невидимое видимым, превращая молекулярные сигналы в наглядную биологическую картину. Это шаг к новому пониманию болезней, связанных с нарушением белковой регуляции».
