МОСКВА, 3 апреля. /ТАСС/. Российские и зарубежные физики и биологи разработали наносенсоры, позволяющие наблюдать за жизнедеятельностью митохондрий клетки при помощи методики рамановской спектроскопии. Это позволит точнее и быстрее диагностировать заболевания, связанные с дисфункцией этих "энергетических фабрик" клетки, сообщила в понедельник пресс-служба МФТИ.
"Коллаборация физиков и биологов научила наночастицы "видеть" митохондрии, энергетические фабрики клетки, с помощью поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии (ГКР, спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния). Воспроизводимый и чувствительный подход поможет в разработке сенсоров для диагностики заболеваний на ранних стадиях", - говорится в сообщении.
Группа российских и зарубежных ученых под руководством Надежды Браже, ведущего научного сотрудника биологического факультета МГУ, сделала шаг к созданию систем ранней диагностики сбоев в работе митохондрий. Для решения этой задачи физики и биологи создали наноструктуры, которые позволяют наблюдать за работой отдельных белковых молекул внутри митохондрий при помощи систем рамановской спектроскопии.
Как объясняют исследователи, разработанные ими структуры представляют собой подложки из серебра, покрытые нанобугорками и впадинами, которые усиливают падающие на него электромагнитные волны. Ученые подобрали свойства поверхности этой подложки таким образом, что она усиливала только те волны, которые вырабатываются при взаимодействии луча лазера и молекул белка цитохрома C, одного из ключевых компонентов митохондрий.
Опыты показали, что новая наноструктура способна усиливать сигнал, исходящий как от неактивных молекул цитохрома C, извлеченных из митохондрий, так и от аналогичных цепочек аминокислот, скрытых внутри живых органелл и участвующих в процессе производства молекул АТФ. Кроме того, ученым удалось выявить различия в сигналах, которые вырабатывались молекулами цитохрома С в разных структурных конфигурациях.
Это позволяет использовать серебряные подложки для отслеживания даже малозаметных сбоев в работе митохондрий и ранней диагностики связанных с ними болезней. Как надеются ученые, разработка диагностических подходов на базе созданных ими наносенсоров позволит спасти жизни большого числа людей, чьи митохондрии начали постепенно выходить из строя в результате генетических дефектов или иных сбоев в работе организма.
О митохондриях
Митохондрии представляют собой обособленные органеллы, которые являются своеобразными "энергостанциями" клеток. Они поглощают питательные вещества и используют их энергию для производства молекул АТФ - универсальной клеточной энерговалюты, которая используется для ускорения всех реакций в клетках людей и всех остальных многоклеточных живых существ.
Нарушения в работе митохондрий приводят к развитию большого числа хронических и смертельно опасных заболеваний, в том числе синдрома Лея, митохондриальной миопатии, а также тяжелых форм сахарного диабета, чье появление сопровождается развитием глухоты. Кроме того, сбои в работе митохондрий сейчас считаются одним из главных механизмов развития различных форм нейродегенеративных заболеваний, в том числе болезней Паркинсона и Альцгеймера.