Honkonq Elm və Texnologiya Universiteti tərəfindən

Stephanie Baum tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

(solda) Robot nanozondun sensor və aktuator iş rejimləri. (sağda) Hüceyrə manipulyasiyasında invazivliyi azaldan iti uc həndəsəsini nümayiş etdirən polen dənələri ilə yanaşı nanozondun rəngli SEM görüntüsü. Kredit: Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adx4289

Mitoxondrial disfunksiya neyrodegenerativ xəstəliklər və metabolik sindrom da daxil olmaqla müxtəlif xroniki xəstəliklər və xərçənglərlə əlaqələndirilir. Canlı hüceyrənin içindən tək bir mitoxondrini – zərər vermədən və flüoresan istehsalçılarının rəhbərliyi olmadan – yumşaq bir şəkildə çıxarmaq elm adamları üçün uzun müddətdir ki, fırtınada iynə saplamağa bənzəyir.

Honkonq Elm və Texnologiya Universitetinin (HKUST) Fənlərarası Tədqiqatlar Akademiyasının İnteqrativ Sistemlər və Dizayn Bölməsinin dosenti professor Riçard Qu Honqrinin rəhbərlik etdiyi bir qrup, maşınqayırma və biotibb sahəsindəki mütəxəssislərlə əməkdaşlıqda avtomatlaşdırılmış robot nanozond hazırlayıb.

Cihaz canlı hüceyrə daxilində hərəkət edə, metabolik pıçıltıları real vaxt rejimində hiss edə və analiz üçün fərdi mitoxondrini götürə bilər və ya hamısını flüoresan etiketləməyə ehtiyac olmadan. Bu, həm sensorları, həm də aktuatorları ucunda birləşdirən və mikrorobotun canlı hüceyrələrin içərisində avtonom şəkildə hərəkət etməsinə imkan verən dünyanın ilk hüceyrə manipulyasiyası nanozondudur. Bu irəliləyiş xroniki xəstəliklər və xərçəng üçün gələcək müalicə strategiyalarının inkişafı üçün böyük ümidlər verir.

Əsər Science Advances jurnalında dərc olunub .

Görməkdən hiss etməyə

Mitoxondrilər bakteriyadan o qədər də böyük deyil, lakin hər canlı hüceyrənin içərisində həyatı təmin edən vacib kimyanı həyata keçirir.

Ənənəvi hüceyrədaxili “mikrocərrahiyyə” əsasən əl ilə əməliyyatlara və flüoresan siqnallara əsaslanır: hədəfi etiketləmək, nümunəni işıqla doldurmaq və parıltını izləmək. Lakin, güclü işıqlandırma ağartmaya səbəb ola bilər, istilik və fotokimyəvi reaksiyalar hüceyrəyə zərər verə bilər və flüoresan etiketlər sonrakı analizlərə müdaxilə edə bilər. Bu məhdudiyyətləri aradan qaldırmaq üçün tədqiqat qrupu fərqli bir yanaşma tətbiq etdi: mitoxondriləri vizuallaşdırmağa çalışmaq əvəzinə, onları hiss etmək üçün bir metod hazırladılar.

Şüşə kimi incə nanozondun ucunda mitoxondrial metabolizmanın yan məhsulları olan reaktiv oksigen və azot növlərinin (ROS/RNS) qısamüddətli artımlarını aşkar edən iki nanoelektrod var . Avtomatlaşdırılmış platforma ilə birlikdə ucluq bu siqnalları canlı hüceyrələr daxilində real vaxt rejimində izləyə bilər.

Siqnal müəyyən edilmiş həddi keçdikdən sonra eyni ucluq funksiyanı dəyişir: Kiçik dielektroforetik nanotinqetserlər təxminən yüz nanometr daxilində yaxınlıqdakı mitoxondrini tutan qeyri-bərabər elektrik sahəsi yaradır və bu da onun submikrometrik miqyasda minimal müdaxilə ilə çıxarılmasına imkan verir. Əsas məsələ kolokalizasiyadır: Sensor və aktuator eyni nanoskal təsir nöqtəsini paylaşır – siqnalın ölçüldüyü yer orqanoidin çıxarıldığı yerdir.

Hüceyrə manipulyasiyasını dəqiqliklə inqilabiləşdirir

Hüceyrə xaricində baş verənlər də eyni dərəcədə vacibdir. Komanda, nanozondu hər bir addımı standartlaşdıran və qeyd edən robot iş axınına inteqrasiya edib : hədəf hüceyrəyə yaxınlaşmaq, hüceyrə səthini aşkar etmək, hüceyrə membranını deşmək, elektrokimyəvi cərəyanları izləmək, dielektroforetik tələyə qoşulmaq və təhlükəsiz şəkildə geri çəkilmək. Bu prosedur invazivliyi azaldır və eyni hüceyrədən təkrar nümunə götürməyə imkan verir. Sistemin avtomatlaşdırılmış yerləşdirməsi, ad-hoc tənzimləmələrinə ehtiyacı aradan qaldıraraq daha aydın və daha standartlaşdırılmış iş axını təmin edir.

Mitoxondrial funksionallığın və sağlamlığın təmin edilməsi

Ekstraksiya olunmuş mitoxondrilərin mövcudluğunu təsdiqləmək üçün mitoxondrial genetik tərkibi yoxlamaq üçün kəmiyyət PCR aparılmışdır. Xüsusilə, resipient hüceyrələrinə köçürüldükdə , idxal edilmiş mitoxondrilər sahib şəbəkəsi ilə birləşmiş və bölünməyə məruz qalmış və sağlam orqanoidlərin xarakterik davranışlarını nümayiş etdirmişdir. Başqa sözlə, çıxarılan mitoxondrilər yalnız hüceyrəyə qayıtmaqla yanaşı, həm də funksional olaraq qala bilər.

Professor Qu bildirib ki, “Tədqiqatçılar artıq flüoresan etiketlərin qarışıq təsirləri olmadan tək canlı hüceyrələrdən mitoxondrilər nümunə götürə bilərlər. Bu nümunələr daha sonra genomika və ya biokimyəvi analizlərlə birləşdirilə bilər və neyrodegenerativ xəstəliklər və metabolik sindrom da daxil olmaqla mitoxondrial disfunksiya xəstəlikləri üzrə minimal invaziv cərrahi tədqiqatlar üçün yeni məlumatlar təqdim edir. Sistem həmçinin orqanoid transplantasiyasına imkan verir və canlı komponentlərdən “dizayner” hüceyrələri yığmaq üçün uzun müddətdir təsəvvür edilən qabiliyyəti inkişaf etdirir.”

Gələcək üçün bir platforma

Metabolik və ya ion imzaları zondu digər orqanoidlərə yönəldə bildiyindən və dielektroforetik tələlərin tənzimlənə və robot protokolunun yenidən öyrədilə bildiyindən, bu texnologiya çox yönlüdür və müxtəlif orqanoidlərdən mitoxondrilərin çıxarılması üçün tətbiq olunur. Gələcəkdə komanda etiketsiz hədəflər kitabxanasını genişləndirməyi, zondun səmərəliliyini artırmağı və çıxarışdan sonrakı analitikanı inteqrasiya etməyi planlaşdırır.

Bu ilkin nümayiş, tək hüceyrəli mikrocərrahiyyə üçün daha standartlaşdırılmış əməliyyat prosedurunu qeyd edir və hüceyrə tədqiqatlarında və terapevtik tətbiqlərdə transformativ irəliləyişlərə yol açır.

Daha çox məlumat: Yanmei Ma və digərləri, Etiketsiz robot mitoxondrial biopsiya, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adx4289

Jurnal məlumatları: Elmin irəliləyişləri 

Honkonq Elm və Texnologiya Universiteti tərəfindən təmin edilir