Исследование, опубликованное в PLoS One в сентябре. 8, может помочь клиницистам определить, кто может быть подвержен риску развития Pemphigus vulgaris (PV), аутоиммунного заболевания кожи, путем различения патогенных (вызывающих заболевание) аутоиммунных антител от других непатогенных аутоиммунных антител.
PV приводит к часто болезненным волдырям на коже и слизистых оболочках.
Состояние, которое обычно лечат кортикостероидами и другими иммунодепрессантами, при отсутствии лечения представляет опасность для жизни.
«Наша работа представляет собой уникальное пересечение областей биологии и инженерии, которое позволило применить совершенно новые исследовательские стратегии для изучения клинических заболеваний», — говорит Анимеш А. Синха, доктор медицинских наук, Рита М. и Ральф Т. Беллинг, профессор, заведующий кафедрой дерматологии Школы медицины и биомедицинских наук UB и старший автор исследования.
Синха объясняет, что немедленное применение исследования заключается в том, чтобы помочь ученым выявить важные изменения в поведении клеток.
«Эти изменения могут быть дифференцировкой стволовых клеток или развитием метастазов при раке или, как мы это изучаем, точкой, в которой клетка собирается взорваться из-за аутоиммунной атаки», — говорит он.
Исследовательская группа Синхи в сотрудничестве с учеными из Университета штата Мичиган описывают использование атомно-силовой микроскопии (АСМ), методики, первоначально разработанной для изучения небиологических материалов, изучения соединений клеток и их разрыва, процесса, называемого акантолизом.
«Было очень трудно изучить соединения клеток, которые поддерживают барьерную функцию кожи, удерживая клетки прикрепленными друг к другу», — говорит Синха. "Эти соединения, пятна микронного размера на клеточных мембранах, представляют собой очень сложные молекулярные структуры. Их небольшой размер сделал их устойчивыми к детальному исследованию."
Интерес Синхи заключается в том, чтобы определить, что разрушает эти соединения у Pemphigus Vulgaris.
«Мы не понимаем, почему одни антитела, генерируемые этим заболеванием, вызывают волдыри, а другие антитела, которые оно генерирует, — нет», — говорит Синха.
Изучая связи между клетками кожи с помощью АСМ и других методов, которые исследуют клетки на наноуровне, Синха и его коллеги сообщают, что патогенные антитела по-разному изменяют структурные и функциональные свойства клеток кожи.
«Наши данные предполагают новую модель действия аутоантител, в которой есть два этапа или« удара »в развитии поражений», — говорит Синха. «Первый удар приводит к начальному разделению клеток, но только патогенные антитела вызывают дальнейшие внутриклеточные изменения, которые приводят к разрыву соединения клеток и образованию пузырей."
Исследователи исследовали клетки с помощью АСМ, который требует минимальной подготовки образцов и обеспечивает трехмерные изображения клеточных поверхностей.
Наконечник АСМ действует как маленький зонд, — объясняет Синха. При прикосновении к ячейке он отправляет обратно информацию о механических свойствах ячейки, таких как толщина, эластичность, вязкость и электрический потенциал.
«Мы объединили существующие и новые методы нанороботов с АСМ, включая своего рода нанодиссекцию, при которой мы физически отделяли клетки друг от друга в определенных точках, чтобы мы могли проверить, как это влияет на их механические и биологические функции», — добавляет Синха.
Затем эти данные были объединены с информацией о функциональных изменениях в поведении клеток для разработки наномеханического профиля или фенотипа для конкретных клеточных состояний.
Он также предполагает, что этот вид наномеханического фенотипирования должен позволить разработать модели прогнозирования клеточного поведения для любого типа клеток.
«В конечном счете, в случае аутоиммунитета мы должны иметь возможность использовать эти методы в качестве высокопроизводительного анализа для скрининга сотен или тысяч соединений, которые могут блокировать эффекты аутоантител и идентифицировать новые агенты с терапевтическим потенциалом у определенных людей», — говорит Синха. "Такие стратегии направлены на то, чтобы продвинуть нас к новой эре персонализированной медицины."