Un enfoque innovador de la unión de células podría ayudar a entender las enfermedades
La unión ligando-receptor es importante para procesos biológicos como la inmunidad y las enfermedades infecciosas. Por ejemplo, el leucocito puede entrar en el tejido lesionado al unirse a la selectina P en las células endoteliales. La COVID-19 se produce por la unión entre los picos virales y la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2) en las células del huésped. Se han desarrollado ensayos unicelulares de diferentes tipos para estudiar la cinética de unión o adhesión.
El ensayo de frecuencia de adhesión unicelular (scRAFA) mide la cinética de adhesión de las células que sufren una rotación fuera del plano impulsada por la luz cerca del sustrato.
by Yaoran Liu, Ongru Ding, Jingang Li, Xin Lou, Mingcheng Yang, Yuebing Zheng
Sin embargo, la diferencia en las uniones medidas entre la selectina P y la ACE2 entre los distintos métodos es significativa. Se debe a que las muestras medidas tienen diferentes longitudes de moléculas que interactúan, moléculas de enlace o el esquema de inmovilización molecular. Esto afecta a la cinética de disociación de los enlaces. Los métodos existentes miden la fuerza de tracción a lo largo de la dirección normal de la interfaz celular basándose en la ruptura del contacto adhesivo. Estos métodos están lejos de la condición real de adhesión celular in vivo .
La adhesión celular invivo es más compleja de lo que pueden medir los métodos existentes. Inicialmente, una célula se preadherirá en una dirección inclinada. A continuación, la célula experimentará una fuerza de cizallamiento inducida por el flujo de fluidos, lo que permitirá que el receptor y el ligando se deslicen uno contra otro. El deslizamiento favorece la formación de nuevas interacciones tras la ruptura de la unión preexistente. La dirección de la fuerza entre el ligando y el receptor es tangencial a la célula o paralela al sustrato, lo que da lugar a diferentes comportamientos de adhesión celular.
Los estudios preliminares demostraron que las integrinas requieren una fuerza lateral para mediar en las interacciones célula-célula. Los receptores de células T pueden generar una fuerza tangencial en la interfaz de contacto. Se han adaptado cámaras de microfluidos para estudiar esta condición con el flujo de cizallamiento controlado por bomba.
Los ensayos en cámara de flujo, con las técnicas actuales, no pueden controlar con precisión la distancia célula-sustrato. Tampoco pueden dirigirse a una célula específica debido a la distribución aleatoria de las células en el flujo. Sólo se puede analizar la cinética de adhesión de una fracción de células que se someten aleatoriamente a procesos de rodadura bajo el flujo microfluídico. No hay control del tiempo de medición de la adhesión con el ensayo de la cámara de flujo. Este tiempo suele ser equivalente al periodo que transcurre desde que la célula entra en contacto con la pared de la cámara hasta que la célula forma la unión inicial con la pared, lo que limita la precisión del análisis de la adhesión celular.
En un nuevo artículo publicado en eLight, un equipo de científicos dirigido por la profesora asociada Yuebing Zheng, de la Universidad de Texas en Austin, estudió el control de los receptores de la superficie celular. Su artículo, titulado "Light-driven single-cell adhesion frequency assay", ha demostrado una técnica única que podría cambiar drásticamente el enfoque de la ciencia en este campo.
Permitió la cuantificación sin etiquetas y con resolución subcelular de la adhesión de casi cualquier célula individual en soluciones clínicas. El scRAFA del equipo midió las fuerzas de adhesión de las células que sufren una rotación fuera del plano impulsada por la luz cerca del sustrato. Su enfoque es significativamente diferente del enfoque tradicional de medir la cinética de adhesión mediante la ruptura del contacto adhesivo en la dirección normal,
Los investigadores se dirigen a células específicas mediante una fusión perfecta de rotación óptica y atrapamiento en una única plataforma. Esto permitió al equipo supervisar continuamente el proceso completo de adhesión celular, desde el inicio de la unión con el sustrato hasta la formación de la adhesión permanente. También pudieron controlar con precisión la distancia de interacción entre los ligandos del sustrato y los receptores celulares para medir por primera vez la cinética de adhesión lateral. De este modo, el scRAFA permite realizar mediciones in situ de alta precisión de las fuerzas de adhesión al cizallamiento de las células seleccionadas en muestras clínicas complejas.
El scRAFA accionado por luz tiene una serie de capacidades integradas en un único sistema, que incluyen la captura óptica, la rotación, la obtención de imágenes y la espectroscopia. Su scRAFA puede localizar organismos objetivo en fluidos complejos para la medición de la adhesión. También puede identificar caracterizaciones ópticas adicionales de las estructuras de los organismos y otras funciones. Esta funcionalidad simplifica el establecimiento de relaciones completas entre estructura y función a nivel de un solo organismo.
Mediciones de adhesión rotacional y fuerza de cizallamiento para células con superficies tanto homogéneas como heterogéneas. La capacidad de revelar la heterogeneidad estructural y funcional de una sola célula es crucial para estudiar el microdominio celular, la agrupación y la adhesión. Su análisis de la adhesión también es fundamental para comprender la respuesta inmunitaria y la infección bacteriana.
Y lo que es más importante, su scRAFA puede aplicarse a organismos en diferentes condiciones fisiológicas. Incluso puede revelar los comportamientos de adhesión dependientes de la fuerza de cizallamiento debido al flujo fluido sintonizable de la potencia del láser y al par de rotación. El estudio inicial demostró que su scRAFA podía distinguir los comportamientos de adhesión entre las células de levadura cultivadas y las de las muestras clínicas.
Las aplicaciones más amplias del scRAFA requerirán un mayor modelado de los organismos y sus interacciones con los sustratos. Con su rendimiento superior y su aplicabilidad general, el scRAFA podría desempeñar un papel fundamental en campos que van desde la biología celular hasta la inmunoterapia o la infección del tracto urinario.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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