Monitorowanie żywych komórek w czasie rzeczywistym
Wzrost komórki jest fundamentalnym procesem regulowanym przez mechanizmy transdukcji sygnału. Zaburzenia tych procesów regulatorowych mogą prowadzić do choroby nowotworowej. Takie nieprawidłowości można często obserwować w postaci zmian w szlakach sygnałowych komórki, w tym szlakach kinaz tyrozynowych, czynnikach wzrostu lub genach regulujących cykl komórkowy. Monitorowanie procesów biomolekularnych w żywych komórkach i w czasie rzeczywistym jest istotne dla rozwoju biotechnologii, biologii komórki, nanomedycyny i neurobiologii. Bieżące techniki badań in vitro obejmują stosowanie barwników fluorescencyjnych, których użyteczność jest ograniczona, lub odczynników o silnej toksyczności. Celem finansowanego przez UE projektu DINAMO było opracowanie syntetycznych, fluorescencyjnych cząstek nanodiamentowych, stanowiących nieinwazyjne narzędzie nanomikroskopowe do badania żywych komórek w czasie rzeczywistym. Projekt DINAMO ustanowił schematy wytwarzania takich cząstek z dostępnych w sprzedaży diamentów syntetycznych z zawartością azotu. Przetestowano odtwarzalność i niezawodność tej technologii oraz oceniono procesy produkcji masowej. Zmodyfikowano powierzchnię fluorescencyjnych cząstek nanodiamentowych poprzez dodanie grup funkcyjnych w koloidach tych cząstek, co umożliwiło dodawanie znanych cząsteczek umożliwiających wiązanie miejsc docelowych i wykrywanie. Opracowano innowacyjne platformy detekcji do monitorowania nanomikroskopowego, takie jak mapowanie fotonowe, magnetometria skaningowa i detekcja cząstek fluorescencyjnych metodą FRET. Konsorcjum badało użyteczność tych cząstek w biologii komórki i nanomedycynie. W tym celu oceniano ich cytotoksyczność, reakcje zapalne na nie i zdolność do monitorowania biologicznego z ich użyciem in vivo i in vitro. Stwierdzono niską toksyczność fluorescencyjnych cząstek nanodiamentowych — były one dobrze tolerowane w żywych komórkach i modelach mysich. Przetestowano je w takich zastosowaniach, jak wykrywanie miejsc docelowych, dostarczanie DNA i monitorowanie procesu transformacji nowotworowej w różnych typach komórek nowotworowych. Wyniki badań projektu DINAMO są ogromnie ważne i szereg partnerów konsorcjum kontynuuje prace nad tą technologią. Osiągnięcia projektu przyczynią się do postępów w tworzeniu nanonośników nowej generacji do dostarczania leków.
Słowa kluczowe
Procesy biomolekularne, biologia komórki, nanomedycyna, fluorescencyjne cząstki nanodiamentowe, azot, dostarczanie DNA
