Un gruppo di ricerca guidato dal professor Dae-ha Seo presso il Dipartimento di Fisica e Chimica, Istituto di Scienza e Tecnologia di Daegu Gyeongbuk, ha sviluppato con successo una nuova tecnologia per l'analisi al microscopio ottico, nota come lipid-MAP, in grado di osservare la separazione di fase microscopica nella membrana cellulare.
Si prevede che questa nuova tecnologia, che combina la microscopia tradizionale con la nanochimica e l’apprendimento automatico, offra un’importante strategia sperimentale per esplorare il modo in cui la segnalazione cellulare è regolata a livello di singola molecola. Lo studio è pubblicato sulla rivista Analytical Chemistry .
Le cellule, circondate dalla membrana cellulare, sono gli elementi costitutivi di base di tutti gli organismi viventi. Nella membrana cellulare esiste una struttura lipidica su scala nanometrica, microscopica e simile a un'isola. La struttura svolge un ruolo critico nell'interazione tra biomolecole, reazioni chimiche e segnalazione. Tuttavia, è difficile osservare direttamente la struttura con i metodi di osservazione esistenti.
Utilizzando nanosonde d'oro e tecnologia di apprendimento automatico, un gruppo di ricerca guidato dal professor Dae-ha Seo è riuscito a identificare quantitativamente le proprietà strutturali a livello nano. Attraverso il fenomeno della risonanza plasmonica superficiale, le nanoparticelle d'oro hanno la proprietà di diffondere la luce in modo brillante. Utilizzando questa proprietà, il gruppo di ricerca ha implementato un sistema che consente l'osservazione diretta del movimento di singole molecole legando le nanoparticelle d'oro alle molecole lipidiche.
Introducendo una tecnica di analisi basata su algoritmi di apprendimento automatico, il team di ricerca ha rilevato cambiamenti nel movimento delle molecole lipidiche in un breve periodo di tempo (da 0,01 a 0,1 secondi) e, quindi, ha identificato con successo la struttura di separazione delle microfasi della membrana cellulare .
È noto che la struttura dell'isola microlipidica, nota anche come zattera lipidica, è costituita principalmente da colesterolo e lipidi saturi, che si accumulano localmente. Il team di ricerca ha confermato che le dimensioni e le proprietà della struttura sono determinate dalla composizione molecolare della membrana cellulare e ha rivelato che può cambiare in base al contenuto di colesterolo nella membrana cellulare o a causa di altri vari fattori ambientali.
Il professor Seo ha dichiarato:"Questa è la prima tecnologia in grado di visualizzare le zattere lipidiche in tempo reale su un ampio intervallo e la sua risoluzione spaziale e temporale è eccezionale. Spero che i risultati della ricerca servano come base per comprendere a fondo la funzione cellulare e il meccanismo della malattia , e si svilupperà in una tecnologia diagnostica di precisione per le malattie."
Ulteriori informazioni: Jiseong Park et al, Analisi dell'eterogeneità di fase nelle membrane lipidiche utilizzando il monitoraggio di singole molecole in cellule vive, Chimica analitica (2023). DOI:10.1021/acs.analchem.3c02655
Informazioni sul giornale: Chimica Analitica
Fornito dall'Istituto di scienza e tecnologia Daegu Gyeongbuk (DGIST)
