Usando impulsos elétricos, as 'pinças' podem extrair DNA, proteínas e organelas individuais das células vivas sem destruí-las. Técnica pode ajudar pesquisadores a desenvolver novos tratamentos.
Por G1
Postado em 04 de dezembro de 2018 às 18h00m
Postado em 04 de dezembro de 2018 às 18h00m
Ilustração mostra as nano-pinças extraindo uma mitocôndria de uma célula. — Foto: Imperial College London
Uma nova técnica permite aos pesquisadores extrair moléculas únicas de células vivas, sem destruí-las. A pesquisa, publicada na segunda-feira (3) na revista "Nature Nanotechnology", pode ajudar os cientistas a construir um "atlas de células humanas", fornecendo novas informações sobre o funcionamento das células saudáveis e o que acontece de errado nas células doentes.
Usando impulsos elétricos, as 'pinças' podem extrair DNA, proteínas e organelas individuais das células vivas sem destruí-las.
A técnica foi desenvolvida por uma equipe liderada pelo professor Joshua Edel e pelo Dr. Alex Ivanov, no Imperial College London, em Londres.
A catalogação da diversidade de células aparentemente idênticas, mas que têm composições muito diferentes ao nível da molécula única (como as células do cérebro, músculo ou células adiposas), pode ajudar os pesquisadores a entender melhor os processos celulares fundamentais e projetar modelos aprimorados de doenças, e até mesmo novas terapias específicas para cada paciente.
No entanto, os métodos tradicionais para estudar essas diferenças normalmente envolvem o estouro da célula, resultando na mistura de todo o seu conteúdo. Isso resulta não apenas na perda de informações espaciais - como os conteúdos foram dispostos em relação uns aos outros, mas também em informações dinâmicas, como mudanças moleculares na célula ao longo do tempo.
O Professor Joshua Edel, do Departamento de Química da Imperial, disse: "Com nossas pinças, podemos extrair o número mínimo de moléculas que precisamos de uma célula em tempo real, sem danificá-la.
"Nós demonstramos que podemos manipular e extrair várias partes diferentes de diferentes regiões da célula - incluindo as mitocôndrias do corpo celular, RNA de diferentes locais no citoplasma e até DNA do núcleo", disse Edel.
As pinças
As pinças são formadas a partir de uma haste de vidro afiada que termina com um par de eletrodos feitos de um material à base de carbono muito parecido com grafite. A ponta tem menos de 50 nanômetros de diâmetro (um nanômetro é um milionésimo de milímetro) e é dividida em dois eletrodos, com uma lacuna de 10 a 20 nanômetros entre eles.
Ao aplicar uma voltagem de corrente alternada, esse pequeno espaço cria um poderoso campo elétrico altamente localizado que pode reter e extrair pequenos conteúdos de células, como DNA e fatores de transcrição - moléculas que podem alterar a atividade dos genes.
O método é baseado em um fenômeno chamado dieletroforese. As pinças geram um campo elétrico suficientemente alto, permitindo a captura de certos objetos, como moléculas e partículas únicas. A capacidade de identificar moléculas individuais que formam uma célula a diferencia das tecnologias alternativas.
A técnica poderia potencialmente ser usada para realizar experimentos não possíveis no momento. Por exemplo, as células nervosas requerem muita energia para disparar mensagens pelo corpo, então elas contêm muitas mitocôndrias para ajudá-las a funcionar. No entanto, ao adicionar ou remover mitocôndrias de células nervosas individuais, os pesquisadores poderiam entender melhor seu papel, particularmente em doenças neurodegenerativas.
O Dr. Alex Ivanov, do Departamento de Química da Imperial, disse: "Essas pinças em nanoescala poderiam ser uma adição vital à caixa de ferramentas para manipular células individuais e suas partes".
"Estudando células vivas em nível molecular, podemos extrair moléculas individuais do mesmo local com resolução espacial sem precedentes e em vários pontos no tempo. Isso pode fornecer uma compreensão mais profunda dos processos celulares e estabelecer por que as células do mesmo tipo podem ser muito diferentes umas das outras", disse Alex Ivanov, do Departamento de Química da Imperial.
Usando impulsos elétricos, as 'pinças' podem extrair DNA, proteínas e organelas individuais das células vivas sem destruí-las.
A técnica foi desenvolvida por uma equipe liderada pelo professor Joshua Edel e pelo Dr. Alex Ivanov, no Imperial College London, em Londres.
A catalogação da diversidade de células aparentemente idênticas, mas que têm composições muito diferentes ao nível da molécula única (como as células do cérebro, músculo ou células adiposas), pode ajudar os pesquisadores a entender melhor os processos celulares fundamentais e projetar modelos aprimorados de doenças, e até mesmo novas terapias específicas para cada paciente.
No entanto, os métodos tradicionais para estudar essas diferenças normalmente envolvem o estouro da célula, resultando na mistura de todo o seu conteúdo. Isso resulta não apenas na perda de informações espaciais - como os conteúdos foram dispostos em relação uns aos outros, mas também em informações dinâmicas, como mudanças moleculares na célula ao longo do tempo.
O Professor Joshua Edel, do Departamento de Química da Imperial, disse: "Com nossas pinças, podemos extrair o número mínimo de moléculas que precisamos de uma célula em tempo real, sem danificá-la.
"Nós demonstramos que podemos manipular e extrair várias partes diferentes de diferentes regiões da célula - incluindo as mitocôndrias do corpo celular, RNA de diferentes locais no citoplasma e até DNA do núcleo", disse Edel.
As pinças
As pinças são formadas a partir de uma haste de vidro afiada que termina com um par de eletrodos feitos de um material à base de carbono muito parecido com grafite. A ponta tem menos de 50 nanômetros de diâmetro (um nanômetro é um milionésimo de milímetro) e é dividida em dois eletrodos, com uma lacuna de 10 a 20 nanômetros entre eles.
Ao aplicar uma voltagem de corrente alternada, esse pequeno espaço cria um poderoso campo elétrico altamente localizado que pode reter e extrair pequenos conteúdos de células, como DNA e fatores de transcrição - moléculas que podem alterar a atividade dos genes.
O método é baseado em um fenômeno chamado dieletroforese. As pinças geram um campo elétrico suficientemente alto, permitindo a captura de certos objetos, como moléculas e partículas únicas. A capacidade de identificar moléculas individuais que formam uma célula a diferencia das tecnologias alternativas.
A técnica poderia potencialmente ser usada para realizar experimentos não possíveis no momento. Por exemplo, as células nervosas requerem muita energia para disparar mensagens pelo corpo, então elas contêm muitas mitocôndrias para ajudá-las a funcionar. No entanto, ao adicionar ou remover mitocôndrias de células nervosas individuais, os pesquisadores poderiam entender melhor seu papel, particularmente em doenças neurodegenerativas.
O Dr. Alex Ivanov, do Departamento de Química da Imperial, disse: "Essas pinças em nanoescala poderiam ser uma adição vital à caixa de ferramentas para manipular células individuais e suas partes".
"Estudando células vivas em nível molecular, podemos extrair moléculas individuais do mesmo local com resolução espacial sem precedentes e em vários pontos no tempo. Isso pode fornecer uma compreensão mais profunda dos processos celulares e estabelecer por que as células do mesmo tipo podem ser muito diferentes umas das outras", disse Alex Ivanov, do Departamento de Química da Imperial.
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