طور الباحثون شكلا جديدا من أشكال الميكروسكوب، يسمح لهم بمراقبة تشكيل وتطور الالتصاقات البؤرية لغشاء الخلية .
الالتصاق البؤري
إن الالتصاق البؤري عبارة عن بروتينات خاصة كبيرة تقع في المنطقة حيث يلتقي غشاء الخلية بالمصفوفة خارج الخلية ( ECM )، وهي مجموعة من الجزيئات المحيطة بالخلايا التي توفر الدعم وتنظم الإشارات الميكروميكانيكية إلى الخلايا، ويعتبر فحص الالتصاقات البؤرية أحد العناصر الرئيسية لفهم كيفية انتشار الخلية، وتمييزها، وهجرتها – والتي يمكن أن تساعد في علاج أمراض مثل السرطان .
تطوير تقنية الفحص المجهري لمراقبة الالتصاق البؤري في الخلايا
طور باحثون في معهد بيكمان للعلوم والتكنولوجيا المتقدمة ومختبر ميكروي وتقنية النانو في جامعة إلينوي، شكلا جديدا من الفحص المجهري الذي يسمح لهم بمراقبة تشكيل وتطور الالتصاقات البؤرية لغشاء الخلية، هذه الورقة التي كانت تحمل اسم : ” التحليل الكمي لديناميكيات الالتصاق البؤري باستخدام الفحص المجهري للمرنان الفوتوني ( PROM ) “، تشرح كيف يمكن لتقنية تصوير الخلايا الحية الجديدة أن تلاحظ تشكيل وتطور الالتصاقات البؤرية في الخلية، وقد تم نشرها مؤخرا في Light Science & Applications .
حول تطوير التقنية الجديدة
يقول يو تشو زميل ما بعد الدكتوراه في معهد بيكمان والمؤلف الأول لهذا البحث : ” هذا هو نوع جديد من طريقة الفيزياء الحيوية، المستخدمة لقياس شدة ذروة التحول ( PIS ) من الأطياف المنعكسة من المواد الحيوية على سطح الكريستال الضوئية، ويشير PIS إلى اختلاف حجم الكتلة في منطقة الالتصاق المحورية في الخلية أثناء وجودها على قيد الحياة “، وتتضمن الطرق السابقة تصنيف الخلايا بأصباغ أو بقايا الفلورسنت، والتي لا يمكنها فقط تغيير التركيب الفيزيائي والكيميائي للخلية، ولكنها يمكن أن تثبت كاهل الباحثين، وقال تشو : ” عادة ما ينظر الناس إلى الالتصاق البؤري بعلامات فلوري أو بروتينات، لكن التصوير الفلوري هو أسلوب تصوير غازي يمكن أن يغير مواصفات أو يحجب مواقع الارتباط للبروتينات في منطقة الالتصاق البؤري ” .
ويقتصر الفحص المجهري الدقيق على تأثير يسمى ” photobleaching “، حيث تحافظ fluorophores فقط على سطوعها لعدة ثوان، ومع ذلك تحدث العديد من عمليات الخلية الهامة على مدار دقائق أو ساعات أو أيام، لأن PROM لا يستخدم fluorophores، ويستخدم فقط إضاءة منخفضة الكثافة، وليس هناك حد لمدى يمكن قياس الخلايا الحية، وقال تشو : ” في المستقبل نخطط لاستخدام PROM لدراسة تمايز الخلايا الجذعية، والذي يمكن أن يحدث على مدى عدة أسابيع ” .
الـ PROM
يستخدم PROM سطح جهاز استشعار بيولوجي كريستالي ضوئي لإنشاء حقل زائل ( حقل كهرومغناطيسي مرتبط بسطح )، والذي ينير انتقائيا فقط غشاء الخلية المرفقة ECM وما يرتبط بها من تراكمات بروتين داخل غشاء الخلية مباشرة، وتحد البلورة الفوتونية بشكل صارم من انتشار جانبي للضوء، مع الحفاظ على الضوء المحكم بإحكام على سطح جهاز الاستشعار الحيوي، لتمكين التصوير عالي الدقة لامتداد غشاء الخلية .
وقال بريان كننغهام أستاذ الهندسة الكهربائية والكمبيوتر والهندسة الحيوية، والباحث الرئيسي لمشروع PROM : ” توفر PROM معلومات في الوقت الفعلي عن العمليات الديناميكية التي تحدث تحديدا على أغشية الخلايا غير المتوفرة بأي طريقة أخرى، وبما أن العديد من العمليات البيولوجية يتم توسطها من خلال ربط الخلايا بالأسطح، فإن PROM توفر رؤية فريدة للهجرة، الانجذاب الكيميائي، السمية الكيماوية، التمايز، تشكيل الأغشية الحيوية، والقسمة، ونحن نرى PROM كأداة جديدة مثيرة لبيولوجي الخلية التي يمكن أن تكون أيضا تطبق على اختيار الأدوية المضادة للسرطان، وهندسة الأنسجة، ونمذجة الأورام المدمجة في جهاز الاستشعار ” .
