Squadra Ingegneri-Cell deformante Tecnica per aiutare a capire la malaria

Aprile 19, 2016 Admin Salute 0 30
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Si scopre, però, che l'esperienza di Suresh nella nanotecnologia è abbastanza applicabile alla biologia e della medicina. Con i colleghi in ingegneria, scienza e della medicina al MIT, l'Università Nazionale di Singapore (NUS) e le università di Heidelberg e Ulm in Germania, si è adattato allo stato dell'arte strumenti per lo studio delle proprietà meccaniche dei materiali per lo studio delle cellule viventi.

Ora, nel numero di gennaio 2005 di Acta Biomaterialia, i ricercatori segnalano la caratterizzazione più completa e quantitativa ma di come una cellula sana sangue umano cambia la sua forma, o deforma, dopo essere stato invaso dal parassita Plasmodium falciparum-malaria che inducono. Nello stesso articolo, i ricercatori mostrano come la deformazione delle cellule tumorali pancreatiche umane in risposta a determinate biomolecole naturali può influenzare la metastasi della malattia. In definitiva, il lavoro potrebbe portare a trattamenti più efficaci per queste e altre malattie.




Coautori di Suresh sono studente laureato John P. Mills e ricercatore Ming Dao di Dipartimento di Scienza dei Materiali e Ingegneria, il professor Joachim Spatz e Alexandre Micoulet dell'Università di Heidelberg, professore CT Lim di NUS del MIT, e il professor Thomas Seufferlein e Mark Beil del Università di Ulm.

Malaria e la cella

Globuli rossi sani contorcono regolarmente dai dischi circolari per snello "proiettili" per spostarsi tra i più piccoli vasi sanguigni. Parasite cellule infettate possono perdere la loro capacità di farlo a causa della deformabilità ridotta e perché tendono ad attaccare più facilmente tra loro e alle pareti dei vasi sanguigni.

"E 'stata una grande sfida per misurare direttamente modifica delle proprietà meccaniche delle celle continuamente come il parassita matura all'interno della cellula", ha detto Suresh, la Ford professore di Ingegneria, che detiene anche gli appuntamenti in Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Ingegneria biologica divisione del MIT.

Nel documento Acta Biomaterialia, i ricercatori riferiscono di fare proprio questo. "Noi forniamo la prima forza quantitativa rispetto al risultato di spostamento su come la deformabilità dei globuli rossi cambia progressivamente in risposta al pieno sviluppo del parassita P. falciparum all'interno della cellula", ha detto Suresh.

"Tali informazioni a livello molecolare è fondamentale per acquisire conoscenze sulla patogenesi della malaria, e potenzialmente offre l'opportunità di sviluppare farmaci migliori" Suresh aggiunto. Misurazioni precise di risposta cellule infette 'a forze meccaniche potrebbero anche aiutare i medici a capire come diversi ceppi del parassita influenzano il funzionamento degli organi come la milza.

Pinzette ottiche

Chiave per il lavoro è uno strumento di nota: pinzette ottiche. Con questo strumento, sfere o perline di silice sono attaccati ai lati opposti di un globulo rosso, e un fascio laser è rivolto a una sferetta. Nelle condizioni giuste, i laser "trappole" il tallone, in modo che il tallone intrappolata può essere tirato, stiramento o deformare la cella.

Mentre altri hanno usato anche pinzette ottiche per studiare la deformazione delle cellule, le forze che hanno saputo applicare sono molto inferiori a quelli necessari per indurre la deformazione che le cellule potrebbero vivere nel corpo. Le forze ottenuti dai ricercatori del MIT guidati sono diverse volte più grande, e la loro tecnica offre considerevolmente maggiore flessibilità per manipolare meccanicamente cellule rispetto ad altri metodi. "Questo dà veramente un livello di tensione per il globulo rosso, che è simile a quello che le esperienze cellulari mentre si muove attraverso piccoli vasi sanguigni", ha detto Suresh.

"Abbiamo poi estrarre le proprietà di un globulo rosso sano e una cellula parassita invaso da una combinazione di esperimenti e modellazione 3D di computer a celle pieno e livello molecolare", ha continuato. Il suo team, insieme a NUS microbiologo Kevin Tan e NUS studente laureato Qie Lan, sta anche collaborando con l'Istituto Pasteur di Parigi per esplorare come specifiche proteine ​​trasportati dalla superficie del parassita della cellula contribuiscono ai cambiamenti cellulari proprietà meccaniche e viscosità.

La malaria uccide circa due a tre milioni di persone ogni anno. "Sono fiducioso che questo lavoro fornirà una più profonda comprensione scientifica di come la malaria colpisce le cellule portando metodologia di ingegneria all'avanguardia per studiare problemi di salute", ha detto Suresh.

Il lavoro è sostenuto da NUS, la Fondazione Alexander von Humboldt in Germania, il tedesco Science Foundation, il Centro Interdisciplinare per la Ricerca Clinica presso l'Università di Ulm, e l'Associazione Internazionale per la Ricerca sul Cancro.

Una versione di questo articolo è apparso nel numero del 15 dicembre 2004 numero di MIT Tech Talk (Volume 49, Numero 13).

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