Laboratorieforsøg i høj opløsning viser, hvordan celler 'spiser'

Celler spiser ofte faste partikler, en proces kaldet fagocytose. Forskere bruger ofte syntetiske nanopartikler til at forstå de indviklede detaljer i denne proces, men disse ligner ikke altid de fødevarer, som cellerne nyder i naturen. Nu har forskere konstrueret biologiske partikler af kontrolleret størrelse og form, der afspejler naturlige fødevarer, og kombineret disse med højopløsningsbilleder for at forstå, hvordan celler deformeres for at pakke deres mad ind. Resultaterne kan kaste lys over, hvordan celler optager næringsstoffer og reagerer på fremmede angribere såsom bakterier.

Når de konfronteres med en partikel, der skal opsluges, sender celler pseudopoder (membranforlængelser) ud for at omfavne den. Derefter lyner de kanterne af pseudopoderne op for at danne et membranbundet rum, der omslutter madpartiklen.

For at se denne proces mere detaljeret udviklede holdet to typer syntetiske partikler, der let kunne skelnes ved hjælp af en højopløsningsmikroskopiteknik kendt som 3D-struktureret belysningsmikroskopi. Denne teknik gjorde det muligt for forskerne ikke kun at visualisere membranen, der vikles rundt om partiklerne, men også at kvantificere, hvor meget membranen strakte sig for at rumme partikler af forskellig størrelse og form. De fandt ud af, at sfæriske partikler af samme størrelse strækker membranen mere end aflange partikler, sandsynligvis fordi krumningen af ​​den sfæriske partikel kræver mere membran for en fuldstændig indpakning.

Holdet observerede også en anden adfærd, der kunne give fingerpeg om, hvordan celler skelner mellem forskellige typer madpartikler. Typisk bruger celler kemiske receptorer på deres overflade til at identificere partikler, der er målrettet mod fagocytose. Holdet bemærkede dog, at celler var mere effektive til at omringe de fodboldformede partikler over sfæriske partikler, uanset tilstedeværelsen af ​​kemiske signaler, der normalt ville udløse fagocytose. Dette tyder på, at celler kan bruge fysiske egenskaber, såsom form, til at målrette mod bestemte typer partikler - information, de kunne bruge til at skelne mellem spiselige molekyler og potentielle trusler som invaderende bakterier.

Forskerne siger, at deres tilgang giver et nyt middel til at studere fagocytose med mere realistiske partikelformer og -størrelser, end det tidligere var muligt. De planlægger at bruge deres metoder til at undersøge, hvordan membranbundne rum trafikeres i celler, og hvordan de leverer deres last.