211service.com
Laboratorinio gyvenimo gabalas
Kurso studentas Colinas Bussas eksperimentuoja su technika, kuri gali padėti suvaldyti baltųjų kraujo kūnelių skaičių. 2018 m. rugpjūčio 22 d
Colinas Bussas, MIT Kocho integruotųjų vėžio tyrimų instituto tyrėjas, sako, kad nėra per daug perdėta vadinti BD LSRFortessa savo geriausia drauge. Mes daug šeštadienio popietę praleidome kartu, sako Bussas apie srauto citometrą, kuris naudojamas skaičiuojant ir rūšiuojant ląsteles tirpale. Po to, kai jis ant prietaiso uždeda ląstelių mėginių vamzdelį ir metalinis antgalis įsiurbia skystį, mašina atskiria atskiras ląsteles ir analizuoja jas veikdama įvairiais lazeriais. „Fortessa“ per sekundę gali prasiskverbti per tūkstantį ląstelių, todėl tokie tyrinėtojai kaip Bussas sutaupo daugybę valandų žiūrėjimo į mikroskopą. Nenuostabu, kad jie yra draugai.
Netgi naudodamas pažangiausias savo srities technikas, Bussas, kaip ir daugelis kitų 6900 universiteto studentų, praleidžia ilgas valandas laboratorijoje, atlikdamas iš pažiūros įprastas užduotis. Tačiau jo tyrimų potencialas toli gražu nėra kasdieniškas. Technologija, kurią jis išbando tirdamas visas tas ląsteles, gali padėti geriau gydyti sepsį – būklę, kai organizmo perdėta reakcija į infekciją pažeidžia jo paties audinius ir organus. Kiekvienais metais apie 250 000 amerikiečių miršta nuo sepsio, kuris, kaip manoma, kasmet nusineša daugiau nei penkis milijonus žmonių visame pasaulyje.
Bussas susidraugavo su Fortessa MIT po to, kai jį įkvėpė bioinžinerijos profesorės Sangeeta Bhatia, SM '93, PhD '97, kuri kūrė vėžio diagnostiką ir terapiją, kuri dažnai naudojo nanodaleles kaip pristatymo technologiją. Bussas studijavo chemijos inžineriją Kornelyje ir iš pradžių svarstė tapti gydytoju, tačiau suprato, kad jį labiau domina medicininiai tyrimai. Manau, kad galiu turėti didesnį poveikį kuriant naują gydymo metodą, o ne gydant pacientus tiesiogiai, sako jis. Norėdamas padėti išplėsti Bhatia nanodalelių technologiją į naujas taikymo sritis, pvz., imuninės sistemos ląsteles, prieš penkerius metus jis prisijungė prie Kocho instituto daugialypių regeneracinių technologijų laboratorijos. Jo, kaip doktoranto, tyrimai paskatino jį įsigilinti į savo vidinį inžinierių, pasak jo, sugalvoti tikrai įdomaus klausimo sprendimą.
Dabar jo dėmesį kelia klausimas, ar natūralų imuninės sistemos atsaką į infekciją galima pakoreguoti naudojant nanotechnologijas pagrįstą genų manipuliavimą. Taigi šiandien jis naudoja Fortessa, kad analizuotų baltųjų kraujo kūnelių mėginius, surinktus iš pelių. Praėjusią naktį jis privertė keletą pelių įkvėpti oru plintančių bakterijų, dėl kurių per tris ar keturias valandas joms išsivystė infekcija. Anksti šį rytą jis jiems suleido nanodaleles, turinčias mažų trukdančių RNR (siRNR). Ir jei viskas vyktų taip, kaip planuota, Bussas sako, kad šios genetinės medžiagos įvedimas į jų kraują turėtų padėti reguliuoti jų imuninės sistemos reakciją į infekciją.
Doktorantas Colinas Bussas kadaise svarstė galimybę tapti gydytoju, bet nusprendė, kad kurdamas terapiją galėtų padėti daugiau žmonių. Taigi jis prisijungė prie Sangeetos Bhatia's Lab for Multiscale Regenerative Technologies, kad bendradarbiautų su ja nanodalelėmis pagrįstų vaistų pristatymo srityje kovojant su infekcinėmis ligomis.
Pelių kūnas į infekcijas reaguoja taip pat, kaip ir žmonių. Kai imuninės ląstelės, nuolat cirkuliuojančios kraujyje, aptinka įsibrovėlių, tokių kaip virusas, bakterijos ar grybelis, buvimą, jos suaktyvina organizmo imuninį atsaką ir įdarbina daugybę apsauginių ląstelių būrių, įskaitant keletą iš penkių baltųjų atmainų. kraujo kūneliai – susijungti su jais infekcijos vietoje. Bussas tiria monocitus – baltųjų kraujo kūnelių rūšį, kurios dažnai atlieka savo darbą šiek tiek per gerai, įdarbina per daug kitų ląstelių ir sukelia per daug uždegimo. Nors tam tikras lokalizuotas uždegimas infekcijos vietoje yra labai svarbus norint sunaikinti įsibrovusį patogeną, užsitęsęs ir plačiai paplitęs uždegimas, atsirandantis sepsio metu, gali sukelti organų pažeidimus ir nepakankamumą. Kai yra jautrių organų, tokių kaip plaučiai ir širdis, infekcijų, jūsų imuninis atsakas gali norėti mesti viską, ką turi, bakterijoms, sako Bussas. Tačiau per didelis uždegimas ir per mažas dėmesys likusio kūno reguliavimui iš tikrųjų gali jus nužudyti anksčiau nei infekcija.
Jūsų imuninis atsakas gali norėti mesti viską, ką turi bakterijoms. Tačiau per didelis uždegimas... iš tikrųjų gali jus nužudyti anksčiau nei infekcija.
Busso sukurtos siRNR nešančios nanodalelės yra skirtos tam uždegimui kontroliuoti. Sukurta molekulinė danga padeda jiems išgyventi plaukiant per kraują ir leidžia prisitvirtinti prie monocitų membranų, kad iškrautų krovinį. Tada siRNR praslysta į ląstelių DNR replikacijos procesą, blokuodama signalinio baltymo, kuris veikia kaip cheminis švyturys, pritraukdamas kitus monocitus į infekcijos vietą, gamybą. Iššūkis yra užtikrinti, kad siRNR ryšuliai netrukdytų kitų rūšių imuninėms ląstelėms arba visiškai neišjungtų monocitų. Mes vis dar norime, kad monocitai reaguotų į infekciją, sako Bussas. Mes tiesiog nenorime, kad jie per daug reaguotų.
Šiandienos eksperimentas skirtas patikrinti, ar nanodalelės pasiekė numatytą tikslą. Taigi, išskyręs baltuosius kraujo kūnelius iš kraujo mėginių, jis juos koduoja spalvomis. Kiekviena baltųjų kraujo kūnelių rūšis turi unikalų paviršiaus receptorių derinį, pakrovimo dokus, naudojamus prisijungti ir sąveikauti su kitomis ląstelėmis. Bussas pažymi ląsteles įvairiais dažais, skirtais prisijungti tik prie konkretaus receptoriaus, todėl jis gali jas rūšiuoti pagal ląstelių tipą. (Pavyzdžiui, monocitai Fortesoje skleis mėlyną, baltą ir geltoną šviesą.) Bussas taip pat nudažė savo nanodaleles rausva spalva. Taigi, jei gimdymas buvo sėkmingas, monocitai taip pat turėtų švytėti rausvai, kai jis paleidžia juos per Fortesos lazerius. Ir suskaičiavęs kitų baltųjų kraujo kūnelių, taip pat skleidžiančių rožinę spalvą, skaičių, Bussas galės nustatyti, kiek gavo netyčinių siRNR siuntinių.
Baltųjų kraujo kūnelių spalviniam kodui Bussas naudoja propipetę – instrumentą, kuris atrodo kaip karštųjų klijų pistoletas, kad išpilstytų dažus į savo tirpalus. Jo judesiai yra ritmiški – įdėkite propipetę į naują sterilų antgalį, susiurbkite tirpalą, paskirstykite tirpalą, brūkštelėkite panaudotą antgalį į biologinių atliekų kibirą ir pakartokite. Dešimčių mėginių kūrimas, įskaitant kontrolinius mėginius, kad būtų galima tinkamai kalibruoti Fortessa, yra pasikartojantis darbas, tačiau Bussas sako, kad rado savo griovelį.
Per savo darbo laboratorijoje metus Bussas sako, kad jis matė augantį mažyčių technologijų pažadą sukurti tikslesnius ir derinamus efektus gyvų būtybių biologiniuose procesuose. Tokios technologijos kaip siRNR nanodalelėse leidžia tyrėjams vadovautis vienu elgesiu vienoje konkrečioje ląstelių grupėje – toks tikslumas jau seniai nepasiekiamas gydant vaistus nuo vėžio ir infekcinių ligų. siRNR terapija suteikia mums galimybę kontroliuoti ląsteles atskirų genų lygiu – tai, kas tradiciškai buvo sudėtinga naudojant mažos molekulės vaistus, sako jis. Štai kodėl daugelis vaistų turi daugybę nepageidaujamų šalutinių poveikių.
Bussas tikisi, kad jo eksperimentai su nanodalelėmis, įskaitant ankstesnį darbą, kurio metu jis taikė vėžio ląsteles, bus jo disertacijos projektas. Didžiausias skirtumas tarp vėžio ir infekcinių ligų darbo yra laiko skalė, sako jis. Sergant vėžiu, jūs pasėjate peles ir dirbate per mėnesį. Sergant infekcinėmis ligomis, viskas turi įvykti per 24 valandas.
Laikrodžiui tiksint siRNR eksperimente, Bussas neša savo dažytus pavyzdžius trimis laiptais žemyn putplasčio putplasčio dėžutėje su ledu, kad paleistų juos per Fortesą. Kai baltieji kraujo kūneliai veržiasi per viduje esančių lazerių labirintą, monitoriuje pradeda matytis maži taškeliai. Jis pasilenkia į priekį ir apžiūri daugybę sklypų, kai ląstelės pradeda telktis.
Ar tu tai matai? Jis sako vartydamas tarp mėlynos, baltos ir geltonos spalvos diagramų – dažų spalvų, atitinkančių monocitų receptorius – ir schemą, atitinkančią rožinę žymę ant siRNR paketų. Ant visų taškai susitelkę toje pačioje vietoje, vadinasi, jo siuntiniai rado monocitus ir iškrovė jų krovinį. Jis turės ištirti kitų baltųjų kraujo kūnelių tipų rezultatus, kad sužinotų, ar jie taip pat gavo siRNR siuntinius. Ir laukia šimtai to paties eksperimento pakartojimų. Tačiau kol kas jis žiūri į sklaidos diagramą, sakydamas, kad jo nanodalelės rado savo tikslą. Tai gražus, sako jis.