Итак, чтобы создать эффективные методы лечения рака, ученые стремятся понять, что заставляет его клетки тикать. В новой статье, опубликованной в Nature Communications, исследователи Калифорнийского технологического института показывают, что разработанная ими структура с использованием специального типа микроскопии позволяет им исследовать метаболические процессы внутри раковых клеток.
Работа была проведена исследователями из лаборатории Лу Вэя, доцента химии, а также из Института системной биологии в Сиэтле и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. В нем используется метод, называемый спектроскопией комбинационного рассеяния света, в сочетании с его усовершенствованной версией, микроскопией вынужденного комбинационного рассеяния (SRS).
Рамановская спектроскопия использует естественные колебания, возникающие в связях между атомами, составляющими молекулу. В этом методе молекула облучается лазерным светом. Когда фотоны лазерного света отражаются от молекулы, они набирают или теряют энергию в результате своего взаимодействия с колебаниями в связях молекулы. Поскольку каждый вид связи в молекуле воздействует на фотоны уникальным и предсказуемым образом, о структуре молекулы можно судить по тому, как фотоны «выглядят» после того, как отскакивают от нее.
Картируя распределение целевых химических связей, SRS микроскопия затем дает изображения этих молекулярных структур.
Используя эти комбинированные методы, Вэй и ее коллеги-исследователи изучили метаболиты, присутствующие в пяти клеточных линиях меланомы, обычно используемых в исследованиях. По словам Вэя, клетки меланомы были выбраны потому, что они обладают широким спектром метаболических характеристик, которые можно изучать.
Изучая метаболиты клеток, исследователи могут начать делать выводы, как работает их метаболизм и как на них могут воздействовать лекарства. Это похоже на то, как диверсант может собрать информацию об оборудовании на заводе, чтобы спланировать, где они могут нанести наибольший ущерб.
«Нас интересует вопрос, почему все раковые клетки, на которые мы смотрим, очень различаются по поведению», – говорит Вэй. "Поскольку некоторые клетки больше полагаются на некоторые метаболические пути, они более восприимчивы к нарушению этих путей."
Вэй говорит, что команда обнаружила несколько новых метаболических предрасположенностей в раковых клетках, включая синтез жирных кислот и мононенасыщенность, но добавляет, что прямо сейчас основной целью исследования является фундаментальная наука.
«Мы внедрили рамановскую спектроскопию в системную биологию», – говорит она. "И мы используем субклеточную информацию, которую мы собрали вместе с ней, чтобы направить наше исследование фармакометаболомики – изучение того, как метаболизм влияет на лекарства."
Джеймс Р. Хит из Института системной биологии в Сиэтле и соавтор статьи говорит, что эта новая технология позволяет исследователям получить более подробный взгляд на раковые клетки, чем когда-либо прежде.
«Методы химической визуализации, разработанные в лаборатории Лу, позволили нам определить метаболическую восприимчивость к лекарственным препаратам в некоторых очень агрессивных моделях рака. Эти метаболические слабости были бы упущены при любом другом аналитическом подходе », – говорит Хит.