Los investigadores de Purdue han ideado una forma de capturar los detalles más finos de los procesos celulares complejos mediante el uso de pequeñas partículas sintéticas conocidas como dendrímeros. una tecnología que podría conducir a un tratamiento más específico para el cáncer.

Una comprensión precisa de cómo las células engullen las partículas pequeñas, un proceso conocido como endocitosis, podría ayudar a los investigadores a mejorar la administración de fármacos y revelar los mecanismos de los virus. Pero las partículas "ingeridas" por las células y las proteínas que controlan las vías de entrada de las células son demasiado pequeñas para que las detecten las tecnologías convencionales.

W. Andy Tao, profesor de bioquímica, y sus colaboradores desarrollaron un método que envía dendrímeros a las células para rastrear, capturar y aislar las proteínas que regulan el proceso de internalización celular, identificando 809 proteínas implicadas en las vías de entrada celular.

La tecnología, conocido como rastreo de internalización y tráfico de nanomateriales o TITAN, "nos ayuda a comprender cómo las células internalizan las partículas extracelulares y cómo mueven estas partículas, "Dijo Tao." Todo esto es útil, información valiosa para el futuro a medida que intentamos interrumpir esos procesos para mantener alejados los elementos dañinos como virus o trabajar con los procesos para administrar un medicamento útil ".

Los dendrímeros son nanopartículas ramificadas simétricamente, similar en tamaño a las proteínas naturales. Que significa molécula "en forma de árbol", El pequeño tamaño y la estructura de un dendrímero lo convierten en un mensajero ideal para transportar una variedad de moléculas a través de sus múltiples ramas hasta una célula. Una de las funciones más valiosas de los dendrímeros es la administración dirigida de fármacos para enfermedades como el cáncer. Los dendrímeros pueden administrar medicamentos de forma selectiva a las células cancerosas, a diferencia de la quimioterapia, que destruye las células sanas y cancerosas por igual.

Tao y el equipo modificaron químicamente los dendrímeros antes de enviarlos a las células con una etiqueta fluorescente que haría que los dendrímeros fueran más fáciles de detectar mientras viajaban dentro de la célula; un reticulante fotorreactivo que permitiría a los dendrímeros unirse a proteínas bajo radiación UV; y un "mango" con el que los investigadores podrían extraer los dendrímeros del resto del material celular.

Cuando los investigadores irradiaron las células, los dendrímeros del interior capturaron todas las proteínas de su entorno, proporcionando un tiempo real, fotograma congelado de las proteínas que regulan la endocitosis. El equipo irradió las células en tres intervalos de tiempo diferentes:30 minutos, una hora y dos horas.

"Vimos diferentes moléculas en cada punto de tiempo que nos dijeron dónde estaba el dendrímero y por qué mecanismos se entregaba a la célula". "Tao dijo". Supongamos que condujo hasta Wal-Mart, pero en lugar de decirme qué caminos recorriste, tomaste fotos de edificios y puntos de referencia en diferentes momentos a lo largo del camino. Esas imágenes me dirán qué caminos tomaste. Este es el mismo método ".

Los investigadores utilizaron espectrometría de masas para aislar e identificar cientos de proteínas involucradas en la endocitosis, confirmando mecanismos que muchos biólogos habían hipotetizado previamente.

Saber qué proteínas guían la endocitosis y en qué etapas podría ayudar a los investigadores a refinar la administración de nanomedicina y posiblemente hacerla más móvil en las células. Dijo Tao.

"Podemos extraer mucha información crucial de TITAN, ", dijo." Esta es una tecnología de plataforma que abre una nueva forma de estudiar muchos procesos biológicos a pequeña escala en la célula ".

Algunas de las aplicaciones potenciales de TITAN incluyen determinar cómo los virus ingresan y viajan dentro de las células, revelando cómo las células cancerosas se comunican entre sí y ayudando a rastrear dónde terminan las nanopartículas dentro de la célula, una característica que es relativamente desconocida.

"Se está desarrollando mucha nanotecnología, pero realmente no tenemos idea de qué problemas de seguridad o toxicidad podrían estar involucrados, "Dijo Tao." Es importante comprender dónde van estas nanopartículas en la célula y si se degradan con el tiempo. TITAN puede rastrear cómo se mueven las nanopartículas en la célula y si terminan en el núcleo, lo que podría ser un problema, o en el 'triturador de basura' de la célula ".