22.06.2021 №25

image

Бионаноскопия – новый подход к изучению свойств клеток и наночастиц.

Атомно-силовой микроскоп BioScope Resolve (Bruker) с инвертированным световым микроскопом Axio Observer 3 (Zeiss) – новейший приборный комплекс Института радиобиологии НАН Беларуси. Эта конфигурация оборудования, сочетающая два микроскопа для биологических исследований в жидкости и на воздухе, а также лучшие системы защиты от шумов и вибраций – уникальна как для Беларуси, так и для СНГ.

Бионаноскопия – новый подход к изучению свойств клеток и наночастиц. Микроскопы позволяют гомельским ученым исследовать поверхности различных биообразцов – от клеток и тканей до молекулярных структур, получать трехмерные изображения поверхности биообъектов и проводить картирование механических свойств этих поверхностей с наноразмерным разрешением. Это современное оборудование появилось в институте в 2018 году.

image

«Благодаря атомно-силовому микроскопу мы можем изучать поверхностный слой клеток, клеточных органелл, внеклеточных наноразмерных структур и отдельных макромолекул как в жидкости, так и на воздухе. Для получения достоверной информации о наноразмерных структурах максимально соблюдены условия практического отсутствия механических вибраций и звуковых волн – в приборном комплексе есть акустическая защита (звукоизоляционный шкаф) и антивибрационный стол. Среди опций аппарата – режим картирования наномеханических свойств поверхности образцов PeakForce QMN, позволяющий записывать одновременно 8 карт различных механических и структурных параметров с высоким разрешением», – отмечает главный научный сотрудник лаборатории экспериментальных биологических моделей Института радиобиологии НАН Беларуси доктор биологических наук Мария Стародубцева (на фото вверху).

Сейчас институтская научная группа бионаноскопии, которой руководит Мария Николаевна, ведет несколько проектов, один из которых по ГПНИ «Природные ресурсы и окружающая среда» посвящен изучению действия рентгеновского излучения на клетки внутренней среды, включая клетки крови.

«Программа этого года включает исследование структурных и механических свойств на наноуровне поверхности основных клеток крови – эритроцитов – при действии рентгеновского излучения на кровь in vitro. Эритроциты – весьма популярный объект исследования с помощью атомно-силового микроскопа, но данных в мировой литературе по изменению свойств их поверхности при действии ионизирующего излучения крайне мало, а имеющиеся факты противоречивы. Наши исследования восполнят этот пробел», – говорит М. Стародубцева.

Следующие два проекта выполняются по грантам БРФФИ. Один касается изучения участия антигена клеточной поверхности CD109 в формировании механических свойств поверхности эндотелиальных клеток – клеток внутреннего слоя сосудов. CD109 – ингибитор одного из клеточных сигнальных путей с участием трансформирующего фактора роста-бета. Второй проект посвящен изучению морфологии и механических свойств экзосом и экзомеров – внеклеточных частиц диаметром до 100 нанометров. Различные их свойства начали широко исследовать в связи с установлением их роли в патогенезе ряда заболеваний, включая развитие метастазов рака в организме.

«Мы изучаем свойства на уровне отдельных клеток и наночастиц, исследуем участки поверхности клеток малого размера – микронного размера и меньше, – рассказывает М. Стародубцева. – Для эритроцитов, например, это площади размером 250 на 250 нанометров – такие участки находятся на пределе разрешения световых микроскопов, поэтому особенности их структуры и распределения свойств представляют значительный интерес. АСМ-изображения участков поверхности позволяют визуализировать структуру мембранного скелета эритроцитов, оценить размеры ячеек цитоскелетной сети. Изучение распределения механических характеристик клеточной поверхности, таких как модуль, сила адгезии, диссипация энергии и др. может помочь дать предположительную оценку взаимодействия клеток с другими клетками и объектами наноприроды – экзосомами, неорганическими наночастицами, применение которых – перспективное направление развития терапии многих патологий человека».

Елена ПАШКЕВИЧ

Фото автора, «Навука»