Fiecare celulă umană este acoperită de un strat subțire de zaharuri numit glicocalix. Acest înveliș exterior ajută celulele să interacționeze cu mediul înconjurător și poate oferi, de asemenea, indicii importante despre ceea ce se întâmplă în interiorul celulei în sine. Cercetătorii de la Institutul Max Planck pentru Știința Luminii (MPL) au creat acum hărți detaliate ale acestor structuri de zahăr folosind microscopie avansată de înaltă rezoluție. Descoperirile lor, publicate în Nature Nanotechnology, sugerează că modificările în aranjamentul acestor zaharuri ar putea ajuta într-o zi medicii să detecteze boli precum cancerul.
Glicocalixul înconjoară toate celulele umane ca o coajă protectoare exterioară. În loc să rămână fixe, aceste molecule complexe de zahăr se schimbă și se reorganizează constant. Oamenii de știință din grupul de cercetare "Physical Glycosciences", condus de Prof. Leonhard Möckl la MPL, studiază modul în care se comportă acest înveliș de zahăr și ce dezvăluie despre biologia celulei.
Pentru a investiga aceste structuri, echipa a dezvoltat o tehnică numită "Glycan Atlasing". Folosind microscopia de super-rezoluție de ultimă generație, au cartografiat glicocalixul la nivelul moleculelor individuale de zahăr pe multe tipuri diferite de celule. Munca lor a inclus linii de cultură celulară, celule sanguine umane primare și probe de țesut. Hărțile rezultate au arătat că glicocalixul își schimbă aranjamentul molecular în funcție de starea celulei. De exemplu, celulele imune au afișat modele de zahăr diferite după ce au fost stimulate, similar cu ceea ce se întâmplă în timpul unui răspuns imunitar. Potrivit cercetătorilor, aceasta oferă prima dovadă directă că glicocalixul funcționează aproape ca un ecran, afișând informații despre starea internă a unei celule pe suprafața sa exterioară.
Echipa a descoperit că aceste modele de zahăr la scară nanometrică ar putea distinge în mod fiabil între diferite stări celulare. Măsurătorile lor le-au permis să identifice etape separate ale dezvoltării cancerului, să facă diferența între celulele imune activate și inactive și să distingă regiunile canceroase de regiunile sănătoase din țesutul mamar uman. Descoperirile sugerează că suprafața celulară conține informații biologice structurate care pot fi citite folosind o abordare standardizată. "Rezultatele oferă o bază promițătoare pentru dezvoltarea metodelor de diagnostic viitoare, deoarece Glycan Atlasing oferă rezultate fiabile chiar și în probe complexe", explică Möckl, liderul studiului și autorul corespondent.
Cercetătorii intenționează acum să extindă metoda prin analizarea unor structuri țintă suplimentare și automatizarea mai multor procese. De asemenea, speră să studieze un număr mult mai mare de probe, astfel încât tehnica să poată fi adaptată eventual pentru utilizare medicală de rutină. "În studii pe scară largă, dorim să investigăm ce modele de suprafață sunt asociate cu evoluții specifice ale bolii sau cu răspunsuri terapeutice și cum pot fi detectate stările celulare devreme și obiectiv prin intermediul suprafeței", explică Möckl, subliniind planurile viitoare ale echipei sale.