Мембрана на човешка клетка на чип

Клетъчните мембрани играят жизненоважна роля в контролирането на всичко в нашия организъм – от облекчаване на болката до инфекция от вирус. Те действат като вратар, между клетка и външния свят.

Учени от университета в Кеймбридж, университета Корнел и университета Станфорд създават сензор, който запазва всички критични аспекти на клетъчната мембрана – структурата, течливостта и контрола върху движението на йони – премахвайки трудностите при поддържането на клетката жива .

Учените са разработили „клетъчна мембрана на чип“ на човешка клетка, която позволява непрекъснато наблюдение на това, как лекарствата и инфекциозните агенти взаимодействат с нашите клетки и скоро може да се използва за тестване на лекарства за различни болести, включително и коронавирус.

Устройството може да имитира всякакъв тип клетки – бактериални, човешки или дори здравите клетъчни стени на растенията. Използвайки електронен чип, устройството измерва промените в горната мембрана, извлечена от клетка. Чрез това, учените могат лесно да разберат, взаимодействието на клетките с външния свят.

Устройството интегрира клетъчни мембрани, с проводящи полимерни електроди и транзистори. За да генерира мембраните на чипа, екипът на Cornell, първо оптимизира процес за производство на мембрани от живи клетки и след това, в сътрудничество с екипа на Кеймбридж, ги намотава върху полимерни електроди по начин, който запазва цялата им функционалност. Хидратираните проводящи полимери осигуряват по-естествена среда за клетъчните мембрани и позволяват стабилно наблюдение на мембранната функция.

Екипът на Станфорд оптимизира полимерните електроди за наблюдение на промените в мембраните. Устройството вече не разчита на живи клетки, които често са технически трудни за поддържане живи и изискват значително внимание, а измерванията могат да продължат за продължителен период от време.

Сюзън Даниел, доцент по химично и биомолекулярно инженерство в Корнел, казва:  „Тъй като мембраните се произвеждат от човешки клетки, това е като да се направи биопсия на повърхността на тази клетка – ние имаме целия материал, който би присъствал, включително протеини и липиди, но нито едно от предизвикателствата, при използването на живи клетки. „

Д-р Роусин Оуенс от отдела за химическо инженерство и биотехнологии в Кеймбридж и старши автор на статията ACS Nano казва: „Фармацевтичната индустрия обикновено прави този скрининг с живи клетки, но нашето устройство осигурява по-лесна алтернатива. Този метод е съвместим с високопроизводителен скрининг и би намалил броя на фалшивите положителни резултати.“

Д-р Анна-Мария Папа, също от Кеймбридж и съвместен първи автор на двата документа, казва:  „Устройството може да бъде толкова малко, колкото размерът на човешка клетка, и лесно да се изработи голямо брой от него, което ни позволява да извършваме множество измервания едновременно. „

Д-р Хан-Юан Лю, изследовател на Cornell и съвместен първи автор на двата документа, казва:  „С това устройство ние не сме изложени на рискова работна среда за борба с SARS-CoV-2 например. Устройството ще ускори скрининга на кандидати за лекарства и ще даде отговори на въпроси за това, как работи този вирус. „

Това устройство дава много, нови възможности в медицината и ще даде шанс, за по-доброто разбиране и по-лесното справяне с предизвикателствата, пред които се изправят клетките на нашето тяло и като вируси и бактерии, и като медикаменти, използвани за справянето с тях.