I ricercatori dell'Università dell'Illinois Urbana-Champaign possono ora isolare rapidamente e caratterizzare chimicamente i singoli organelli all'interno delle cellule. La nuova tecnica mette alla prova i limiti della chimica analitica e rivela rapidamente la composizione chimica degli organelli che controllano la crescita biologica, sviluppo e malattia.

I risultati del nuovo studio, guidato dal professore di chimica Jonathan Sweedler, sono pubblicati sulla rivista Metodi della natura .

Il nuovo approccio individua e isola i singoli organelli utilizzando la microscopia ottica, quindi li analizza chimicamente tramite MALDI MS, o spettrometria di massa di desorbimento/ionizzazione laser assistita da matrice. L'intero processo richiede un'ora, un compito che potrebbe richiedere anni agli analisti umani per essere completato.

"Le cellule non sono solo piccoli sacchi pieni di sostanze chimiche, " Ha detto Sweedler. "Contengono organelli che svolgono funzioni specifiche. La capacità di caratterizzare la composizione chimica dei singoli organelli dovrebbe portare a una migliore comprensione di come le cellule sviluppano ed esprimono le malattie".

I ricercatori hanno affermato di non essere i primi a caratterizzare chimicamente gli organelli. Ma l'utilizzo del loro targeting automatizzato e dell'approccio di analisi chimica è più rapido e accurato, e assicura che analizzino esattamente ciò che intendono. Per di qua, possono determinare la composizione chimica di un singolo organello, non la composizione media di un campione più grande contenente molti organelli.

Per questo studio, il team si è concentrato sulle vescicole della cellula, sia varietà a nucleo denso che varietà lucenti, raccolte da lumache di mare, che sono un modello di studio delle neuroscienze comunemente usato. Le vescicole sono state selezionate come organelli di interesse perché sono coinvolte nella segnalazione chimica da cellula a cellula. I ricercatori hanno detto che sono anche più grandi di molti altri organelli, rendendoli ottimi primi candidati per dimostrare le capacità del nuovo approccio.

"Abbiamo analizzato circa 1, 000 singole vescicole di lumache di mare, "Il professore di chimica Stanislav Rubakhin ha detto. "Abbiamo trovato eterogeneità tra i tipi di lipidi e peptidi biologicamente attivi, indicando che MALDI MS è abbastanza sensibile da rilevare differenze chimiche tra quelli che si pensava fossero gli stessi tipi di organelli."

Poiché la malattia è spesso individuata quando le cellule eterogenee compaiono all'interno di un singolo tipo di tessuto, Rubakhin ha detto, la capacità di discernere queste differenze a livello subcellulare potrebbe portare a un rilevamento e un trattamento precoci.

"Il nostro nuovo flusso di lavoro può aiutare la comunità scientifica a completare l'"elenco delle parti" degli organelli trovati all'interno delle cellule, " ha detto lo studente laureato Daniel Castro. "Avere quell'elenco delle parti ci aiuterà a determinare se manca qualcosa o qualcosa in più all'interno degli organelli, aiutandoci a individuare sottili cambiamenti e a studiare come tali cambiamenti sono correlati a malattie come il cancro e quelle legate al cervello e alla salute mentale".