Внутриклеточные лазеры помогут бороться с раком

Лазеры по-прежнему на пике инноваций, несмотря на то, что существуют уже почти 60 лет. На этот раз международная команда во главе со специалистами Гарвардской медицинской школы сделала поистине нечто ультратехнологичное: созданы лазерные излучатели, способные поместиться в живой клетке. 

Сегодня существует большой спрос на технологии, позволяющие  получать оптические изображения индивидуально меченных отдельных клеток.

Обычные зонды, применяемые для маркировки клеток, основаны на флуоресцентном излучении: ученые организуют «подсветку» разного цвета, чтобы одновременно наблюдать разные типы клеток. Однако из-за внутренних ограничений (спектральных перекрестных помех между обычными флуорофорами) данный подход может обеспечить лишь несколько различимых цветов; пять — это потолок. Однако типов клеток в организме намного больше.

Зато теперь разработаны зонды нового поколения на основе лазерных частиц, свободно помещающихся в клетки. Эти крошечные лазеры позволяют получить множество различимых цветов, примерно 400, по последним подсчетам.

Изготовленные из полупроводниковых микрорезонаторов с кремнеземным покрытием, данные частицы имеют одномодовое излучение в широком диапазоне от 1170 до 1580 нм с шириной волны менее нанометра. И, похоже, они никак не влияют на работу клеток.

Свет, излучаемый новыми зондами, применим для для маркировки и отслеживания клеток при их перемещении по сложным биологическим маршрутам. Это как штрих-коды, позволяющие отличать клетки друг от друга.

Исследователи уже использовали лазерные частицы для маркировки опухолевых клеток и наблюдения их индивидуального движения в опухолевом сфероиде (трехмерная система, которая имитирует рост опухоли). Тысячи отдельных клеток были «под прицелом» в течение нескольких дней, демонстрируя различные поведенческие фенотипы.

Подобные процедуры помогут ученым понять, как растут опухоли, и идентифицировать конкретные клетки с более высоким потенциалом формирования метастазов.

Предполагается, что можно будет выделить эти клетки и провести на них дальнейшие эксперименты, например, с целью выявления их генетического профиля. Это позволит целенаправленно воздействовать на конкретные гены, расширяя возможности терапии рака.