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    Los químicos crean una sonda química para comprender mejor la respuesta inmune

    Nombrado por el dios romano de dos caras, una partícula de Janus, Derecha, está recubierto con dos tipos de moléculas separadas a lo largo de su superficie. Crédito:Lucy Sanchez

    Un trío de químicos de la Universidad de Indiana en Bloomington ha creado un nuevo sensor para detectar cambios químicos en las células inmunes durante la degradación de patógenos. El trabajo podría contribuir potencialmente al diagnóstico y tratamiento precoces de enfermedades infecciosas, como la tuberculosis, que evaden ciertos elementos de la respuesta inmune del cuerpo.

    Los resultados se informaron el 8 de octubre en Angewandte Chemie , una revista de química líder. El estudio fue dirigido por Yan Yu, profesor asociado en el Departamento de Química de la Facultad de Artes y Ciencias de IU Bloomington.

    Las partículas del estudio se diseñaron para comprender la fagocitosis, el proceso por el cual las células inmunes captan y destruyen los patógenos en el cuerpo. Durante este importante proceso, los patógenos están engullidos en compartimentos celulares llamados fagosomas, que luego "maduran" a través de una compleja secuencia de reacciones químicas, matando a la enfermedad invasora.

    "Muchas funciones celulares importantes, incluida la fagocitosis, dependen de la orquestación de reacciones químicas complejas, pero medir estas diferentes reacciones en tiempo real dentro de una célula viva es extremadamente desafiante, ", Dijo Yu." Este estudio muestra que las partículas del tipo diseñado en nuestro laboratorio son ampliamente aplicables para comprender muchos tipos de interacciones químicas complejas en las células vivas ".

    Las partículas utilizadas en el estudio se denominan partículas Janus, llamado así por el dios romano de dos caras. Las partículas construidas artificialmente se denominan así porque dos lados de la misma partícula están "recubiertos" con diferentes sensores químicos. Estos sensores pueden actuar como detectores, o "reporteros, "para varios productos químicos involucrados en el proceso biológico bajo investigación.

    El laboratorio de Yu ha perfeccionado una técnica para empaquetar estos receptores muy juntos a través de la superficie de una partícula de Janus. aumentando significativamente su eficacia como herramienta de investigación.

    La investigación anterior de Yu sobre las partículas de Janus ha arrojado nuevos conocimientos sobre la capacidad del cuerpo para resistir las infecciones por hongos. así como un nuevo método para activar las células T del cuerpo, que se utilizan para combatir el cáncer, mejorar la terapia inmunológica, combatir la infección viral e inducir tolerancia en enfermedades autoinmunes. Este último trabajo es objeto de una solicitud de patente en la Oficina de Patentes y Marcas de EE. UU. También ha presentado una patente provisional sobre el descubrimiento recién informado.

    En el nuevo estudio, El equipo de Yu diseñó una partícula de Janus cuyos dos lados consisten en un indicador de pH de 3 micrómetros y un indicador de proteólisis de 500 nanómetros. Como resultado, los investigadores pudieron medir simultáneamente dos procesos químicos involucrados en la fagocitosis (acidificación y proteólisis) dentro de un solo fagosoma en maduración en tiempo real. Identificaron que los fagosomas requieren una "luz ácida" para activar las enzimas que digieren los patógenos encapsulados en su interior. un paso crítico para evitar que los patógenos se reproduzcan dentro de las células inmunes del huésped.

    También demostraron que el lipopolisacárido, un compuesto de azúcar que se encuentra en las membranas de la pared externa de muchas bacterias, puede afectar a la acidificación y proteólisis de los fagosomas.

    Comprender estos procesos es especialmente importante en las infecciones bacterianas que evaden la respuesta inmune del cuerpo al secuestrar uno o más eventos en el proceso de maduración del fagosoma. frustrando la función protectora del fagosoma. Estas enfermedades incluyen tuberculosis, que es la principal causa de muerte por enfermedades infecciosas del mundo, cobrando alrededor de 1,5 millones de vidas al año.

    "Las partículas de Janus creadas en este estudio actúan como un sensor para detectar estos cambios químicos dentro de las células inmunes durante la degradación de patógenos, Yu dijo. Pero, mas ampliamente, el trabajo muestra la viabilidad de las partículas de Janus como una herramienta general para monitorear múltiples reacciones dentro de una célula, además de resaltar su potencial para la detección y el diagnóstico de enfermedades infecciosas ".

    Los otros autores del estudio son Seonik Lee y Zihan Zhan, ambos asistentes de investigación graduados en el laboratorio de Yu en IU Bloomington.


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