Письмо части: данные о «внеклеточной почте» помогут лучше лечить воспаление
Российские ученые смогли «заглянуть внутрь» особых внеклеточных везикул и узнать особенности их строения. Это своеобразная молекулярная «почта», которая устанавливает коммуникацию между клетками. Для этого специалисты использовали криоэлектронную микроскопию — современный физико-химический метод, позволяющий при моментальной заморозке образцов нанометрового размера исследовать их в условиях, близких к физиологическим. Как рассказали «Известиям» эксперты, состав везикул меняется при воспалениях, опухолях, нейродегенеративных и сердечно-сосудистых заболеваниях. Поэтому знание их структуры и происхождения может стать основой для новых методов диагностики и регенеративной терапии.
Что такое внеклеточные везикулы
Ученым биофака и факультета фундаментальной медицины МГУ удалось увидеть содержимое мембранно-ассоциированных внеклеточных везикул (МАВ). Сами по себе внеклеточные везикулы (ВВ) — это окруженные мембраной частицы, которые высвобождаются во внеклеточную среду. Попадая в другие клетки, они способны запускать в них серьезные изменения. Подобные структуры — своеобразная «почта», которая устанавливает коммуникацию внутри организма.
В норме ВВ присутствуют практически во всех физиологических жидкостях, они переносят между клетками сложные биохимические сигналы и принимают участие практически во всех физиологических процессах.
— При многих патологиях состав ВВ изменяется, и это может использоваться для диагностики этих заболеваний, — рассказала д.м.н., заведующая лабораторией Центра регенеративной медицины Медицинского научно-образовательного института МГУ им. М.В. Ломоносова Анастасия Ефименко.
По словам ученых, среди многообразия ВВ недавно был открыт необычный класс — мембранно-ассоциированные внеклеточные везикулы. Они отличаются тем, что не путешествуют в среде свободно, а длительное время остаются прикрепленными к мембране клетки с внешней стороны.
Сотрудники МГУ провели исследования ВВ с использованием криоэлектронного микроскопа. Специалисты показали, что МАВ формируются из мезенхимных стволовых клеток, выделенных из жировой ткани человека. Липидная мембрана, окружающая каждую МАВ, отлично видна при исследовании замороженных образцов.
Криоэлектронная микроскопия — это современный физико-химический метод, позволяющий при моментальной заморозке образцов нанометрового размера (макромолекул, вирусов или мембранных везикул) исследовать их в условиях, близких к физиологическим.
Таким образом, в данном исследовании удалось показать наличие многослойных МАВ, содержащих несколько встроенных друг в друга везикул, окруженных липидной мембраной. Полученные результаты помогут в изучении физиологической роли мембранно-ассоциированных внеклеточных везикул в различных процессах внутри организма.
— В лаборатории электронной микроскопии биофака МГУ установлен один из трех криоэлектронных микроскопов в России. Без него подобные эксперименты были бы невозможны, — подчеркнула д.б.н., профессор кафедры биоинженерии биофака МГУ Ольга Соколова.
Роль внеклеточных везикул в воспалении и других патологиях
Ученым МГУ удалось буквально «заглянуть внутрь жизни и поймать момент» — увидеть, как ВВ выглядят в своем естественном состоянии, отметила молекулярный биолог Арина Холькина. С помощью криоэлектронной микроскопии они зафиксировали, как мезенхимные стволовые клетки выделяют мембранно-ассоциированные везикулы — особые частицы, которые не покидают клетку, а остаются на ее поверхности.
— Такое наблюдение помогает по-новому понять, как клетки общаются между собой. Известно, что состав везикул меняется при воспалениях, опухолях, нейродегенеративных и сердечно-сосудистых заболеваниях. Поэтому знание их структуры и происхождения может стать основой для новых методов диагностики и регенеративной терапии. Работа МГУ показывает, как фундаментальные исследования превращаются в инструмент медицины будущего, — сказала «Известиям» эксперт.
Исследователи при помощи криоэлектронной микроскопии впервые наблюдали многослойные МАВ, включающие несколько вложенных друг в друга везикул, окруженных липидной мембраной. Такие структуры могут быть важным звеном в межклеточной коммуникации — своеобразным «наномостом» между клеткой и внешней средой, пояснил директор Физтех-школы биологической и медицинской физики МФТИ Денис Кузьмин.
— Исследование МАВ важно с точки зрения понимания механизмов регенерации, воспаления и межклеточной сигнализации. Новые данные позволяют пересмотреть существующие представления о путях коммуникации между клетками и закладывают основу для поиска новых биомаркеров заболеваний, — отметил ученый.
Проект, выполняемый в рамках гранта «Молекулярные технологии живых систем и синтетическая биология», направлен на всестороннее изучение МАВ. Результаты работы опубликованы в журнале Microscopy and Microanalysis.
