Celler äter ofta fasta partiklar, en process som kallas fagocytos. Forskare använder ofta syntetiska nanopartiklar för att förstå de intrikata detaljerna i denna process, men dessa liknar inte alltid de livsmedel som cellerna frossar på i naturen. Nu har forskare konstruerat biologiska partiklar av kontrollerad storlek och form som speglar naturliga livsmedel och kombinerat dessa med högupplöst bildbehandling för att förstå hur celler deformeras för att slå in sin mat. Fynden kan belysa hur celler tar upp näringsämnen och svarar på främmande inkräktare som bakterier.
När de konfronteras med en partikel att uppsluka, skickar celler ut pseudopoder (membranförlängningar) för att omfamna den. Sedan drar de upp kanterna på pseudopoderna för att bilda ett membranbundet fack som omsluter matpartikeln.
För att se denna process mer detaljerat utvecklade teamet två typer av syntetiska partiklar som lätt kunde särskiljas med hjälp av en högupplöst mikroskopiteknik känd som 3D-strukturerad belysningsmikroskopi. Denna teknik gjorde det möjligt för forskarna att inte bara visualisera membranet som lindades runt partiklarna utan också att kvantifiera hur mycket membranet sträckte sig för att rymma partiklar av olika storlek och form. De fann att sfäriska partiklar av samma storlek sträcker membranet mer än långsträckta partiklar, troligtvis för att krökningen av den sfäriska partikeln kräver mer membran för en fullständig omslutning.
Teamet observerade också ett annat beteende som kunde ge ledtrådar till hur celler skiljer mellan olika typer av matpartiklar. Typiskt använder celler kemiska receptorer på sin yta för att identifiera partiklar som är inriktade på fagocytos. Teamet märkte dock att celler var mer effektiva på att omringa de fotbollsformade partiklarna över sfäriska partiklar, oavsett närvaron av kemiska signaler som normalt skulle utlösa fagocytos. Detta tyder på att celler kan använda fysiska egenskaper, såsom form, för att rikta in sig på vissa typer av partiklar - information som de kan använda för att skilja mellan ätbara molekyler och potentiella hot som invaderande bakterier.
Forskarna säger att deras tillvägagångssätt ger ett nytt sätt att studera fagocytos med mer realistiska partikelformer och storlekar än vad som tidigare varit möjligt. De planerar att använda sina metoder för att undersöka hur membranbundna fack trafikerar celler och hur de levererar sin last.
