Каждая клетка человека покрыта тонким слоем сахаров. Он называется гликокаликс. Это не просто внешняя оболочка: она помогает клетке взаимодействовать с окружающей средой и может многое рассказать о том, что происходит внутри самой клетки.
Исследователи из Института науки о свете имени Макса Планка создали подробные карты этих сахарных структур с помощью современной микроскопии сверхвысокого разрешения. Результаты работы опубликованы в Nature Nanotechnology. По мнению учёных, изменения в расположении сахаров на поверхности клеток однажды могут помочь врачам выявлять болезни, включая рак.
Гликокаликс окружает все человеческие клетки, словно защитная оболочка. Но он не остаётся неподвижным. Сложные молекулы сахаров постоянно смещаются и перестраиваются. Команда из исследовательской группы Physical Glycosciences под руководством профессора Леонхарда Мёкля изучает, как ведёт себя этот сахарный слой и что он может рассказать о биологии клетки.
Для этого учёные разработали метод под названием Glycan Atlasing. С его помощью они смогли рассмотреть гликокаликс на уровне отдельных молекул сахара и составить карты для разных типов клеток. В исследовании использовались клеточные линии, первичные клетки крови человека и образцы тканей.
Карты показали: структура сахарного слоя меняется в зависимости от состояния клетки. Например, у иммунных клеток после стимуляции появлялись другие сахарные узоры — похожие на те, что возникают при иммунном ответе.
По словам исследователей, это первое прямое доказательство того, что гликокаликс работает почти как экран: он выводит информацию о внутреннем состоянии клетки на её внешнюю поверхность.
Как это может помочь в диагностике рака
Учёные выяснили, что сахарные узоры на наноуровне позволяют достаточно надёжно различать разные состояния клеток. С помощью таких измерений им удалось определить отдельные стадии развития рака, отличить активированные иммунные клетки от неактивных, а также различить раковые и здоровые участки в ткани молочной железы человека.
Это означает, что поверхность клетки может содержать структурированную биологическую информацию, которую можно считывать единым стандартизированным методом.
«Результаты создают многообещающую основу для разработки будущих диагностических методов, поскольку Glycan Atlasing даёт надёжные результаты даже в сложных образцах», — объясняет Мёкль, руководитель исследования и автор для корреспонденции.
Что будет дальше
Теперь исследователи планируют расширять метод: анализировать больше целевых структур и сильнее автоматизировать процесс. Также они хотят изучить гораздо больше образцов, чтобы в будущем адаптировать технологию для обычного медицинского применения.
Мёкль говорит, что в крупных исследованиях команда хочет понять, какие поверхностные узоры связаны с конкретным течением болезни или реакцией на терапию. Ещё одна цель — научиться рано и объективно определять состояние клеток по их поверхности.
