Forskare vid University of Illinois Urbana-Champaign kan nu snabbt isolera och kemiskt karakterisera enskilda organeller i celler. Den nya tekniken testar gränserna för analytisk kemi och avslöjar snabbt den kemiska sammansättningen av organeller som styr biologisk tillväxt, utveckling och sjukdom.

Resultaten av den nya studien, ledd av kemiprofessorn Jonathan Sweedler, publiceras i tidningen Naturmetoder .

Den nya metoden lokaliserar och isolerar enskilda organeller med hjälp av ljusmikroskopi, analyserar dem sedan kemiskt via MALDI MS, eller matrisassisterad laserdesorption/joniseringsmasspektrometri. Hela processen tar en timme - en uppgift som kan ta mänskliga analytiker år att slutföra.

"Celler är inte bara små säckar fulla av kemikalier, "Sweedler sa." De innehåller organeller som utför specifika funktioner. Möjligheten att karakterisera den kemiska sammansättningen av enskilda organeller bör leda till en bättre förståelse för hur celler utvecklas och uttrycker sjukdomar. "

Forskarna sa att de inte är de första som karakteriserar organeller kemiskt. Men att använda deras automatiska inriktning och kemiska analysmetod är snabbare och mer exakt, och försäkrar att de analyserar exakt vad de avser. Den här vägen, de kan bestämma den kemiska sammansättningen av en enda organell - inte den genomsnittliga sammansättningen av ett större prov som innehåller många organeller.

För denna studie, laget fokuserade på cellens vesiklar-både täta kärnor och lucenta sorter-samlade från havssniglar, som är en vanligt förekommande modell för neurovetenskap. Blåsor valdes ut som organell av intresse eftersom de är involverade i kemisk cell-till-cell-signalering. Forskarna sa att de också är större än många av de andra organellerna, vilket gör dem till utmärkta första kandidater för att demonstrera förmågan hos det nya tillvägagångssättet.

"Vi analyserade ungefär 1, 000 enskilda vesiklar från havssniglar, "sa kemiprofessorn Stanislav Rubakhin." Vi fann heterogenitet bland typerna av lipider och biologiskt aktiva peptider, indikerar att MALDI MS är tillräckligt känslig för att upptäcka kemiska skillnader mellan vad man trodde var samma typer av organeller. "

Eftersom sjukdom ofta upptäcks när heterogena celler uppträder inom en enda vävnadstyp, Rubakhin sa, förmågan att urskilja dessa skillnader på subcellulär nivå kan leda till tidigare upptäckt och behandling.

"Vårt nya arbetsflöde kan hjälpa det vetenskapliga samfundet att slutföra" listan över delar "över organellerna som finns i cellerna, "sade doktoranden Daniel Castro." Att ha den där listan hjälper oss att avgöra om något saknas eller är extra inom organellerna, hjälper oss att upptäcka subtila förändringar och studera hur dessa förändringar korrelerar till sjukdomar som cancer och de som är relaterade till hjärnan och mental hälsa. "