Historien om lysosomen är en klassisk smutskastningskampanj. När den en gång avfärdades som sophanteringen av cellen - den bryter ner onödiga cellskräp - värderas den nu av forskare som insåg att allt smutsigt arbete också kontrollerar överlevnad, ämnesomsättning, livslängd och till och med neurodegenerativa sjukdomar.

Ett innovativt verktyg som uppfunnits av forskare från University of Chicago kommer att ge oss ett nytt fönster in i lysosomens inre funktion. Två studier ledda av professor i kemi Yamuna Krishnan byggde små maskiner för att reta ut ledtrådar om lysosomer, inklusive om de faktiskt finns i två eller flera relaterade typer – vilket kan hjälpa oss att förstå lysosomrelaterade störningar.

"Både forskare som studerar cellen och läkare som behandlar patienter för lysosomrubbningar behöver bättre diagnostik, så detta är ett mycket bra steg framåt, " sa doktoranden Kasturi Chakraborty, co-förste författare för båda tidningarna.

Forskare vill ha möjligheten att se livebilder av vad som händer i en cell, men dess inre funktioner är svåra att fånga i handling. Den är liten, och vad mer, det är en hård miljö; lysosomer i synnerhet är mycket sura - inte bra för kameror. "De flesta sensorer kommer bara att sluta fungera om surheten är så hög, " sa Chakraborty.

För att lösa detta problem, Krishnans grupp använder DNA som sitt byggmaterial för att göra ficklampor och sensorer för att titta in. Den är redan anpassad till livet i en cell, och den kommer i ett praktiskt pusselbitformat, perfekt för att bygga små nanomaskiner som katalogiserar livet inuti en levande cell.

De designade nanomaskinerna för att mäta både pH och de specifika joner som flyter runt lysosomen – antingen kalcium eller klorid – som är grunden för hur lysosomer kommunicerar och utför sina uppgifter. Genom dem, forskare kan se hur lysosomer fungerar - och retas ut vad som händer när de inte fungerar, vid vissa sjukdomar eller ärftliga tillstånd.

En av de mest intressanta sakerna de hittade med de nya sonderna var bevis på att det faktiskt finns minst två olika typer av lysosomer.

Forskare hade misstänkt att lysosomer fanns i olika typer med olika funktioner, men det hade aldrig bekräftats, sade Chakraborty. De vet ännu inte exakt hur de två typerna av lysosomer skiljer sig åt i funktion, men de vet att en typ saknas hos personer med en viss lysosomsjukdom som kallas Niemann-Picks sjukdom.

Nyckeln var att designa en sensor som kunde mäta två sorters joner samtidigt. "Du behöver absolut två oberoende kemiska signaturer för att skilja mellan lysosomer, " sa Chakraborty.

"Det är intressant eftersom lysosomer är välkända som en multifunktionell organell, och så hittills ansåg vi att det var en enda typ av lysosom som utförde flera funktioner, sa Krishnan, motsvarande författare för båda studierna. "Våra studier visar att det faktiskt kan finnas olika undertyper av lysosomer avsedda för olika funktioner."