Учёные разработали технологию для измерения молекулярных сил в живых клетках с нанометровой точностью

Анализ живых клеток с использованием метода количественного натяжения PAINT. Автор: Advanced Science (2025). DOI: 10.1002/advs.202408280

Исследователи из Университета Британской Колумбии (UBC Okanagan) совершили два важных открытия, которые могут революционизировать наблюдение и измерение молекулярных сил внутри живых клеток.

Результаты исследований, опубликованные в журналах Advanced Science и Angewandte Chemie, значительно продвинули область молекулярной механобиологии. Эти прорывы обеспечивают беспрецедентную точность и долговечность визуализации сил, объясняет доктор Айзек Ли, доцент кафедры химии факультета науки Ирвинга К. Барбера.

Под руководством доктора Ли, занимающего должность Canada Research Chair в области биомолекулярной физики и механобиологии, команда разработала технологию qtPAINT.

qtPAINT — это первый метод визуализации, способный измерять молекулярные силы с нанометровой пространственной точностью и временным разрешением в минуты. Технология сочетает ДНК-зонды для измерения натяжения с передовой микроскопией, позволяя учёным наблюдать за поведением крошечных механических сил внутри живых клеток в реальном времени.

Магистрант UBC Хуньюань Чжан и доктор Айзек Ли готовят образцы ДНК-«приманок» для исследования наномасштабных взаимодействий в живых системах. Автор: University of British Columbia

После успеха qtPAINT команда доктора Ли решила проблему быстрой деградации ДНК-зондов под действием естественных ферментов — ДНКаз.

Второе исследование предлагает простое, но эффективное решение — «ДНК-приманки». Дополнительные безвредные нити ДНК добавляются в эксперименты, чтобы отвлекать ДНКазы, продлевая срок работы функциональных зондов с нескольких часов до более чем 24 часов, а иногда и нескольких дней.

«Вместо сложных и дорогих химических модификаций наш подход похож на отвлечение хищников приманками», — объясняет Хуньюань Чжан, ведущий автор исследования. Это защищает ДНК-зонды и значительно улучшает качество и продолжительность измерений.

ДНК-приманки улучшают суперразрешение и продлевают визуализацию молекулярного натяжения в живых клетках. Автор: Angewandte Chemie International Edition (2025). DOI: 10.1002/anie.202506590

Эти два прорыва выводят исследователей UBC Okanagan на передний край молекулярной визуализации и дают учёным мощные и доступные инструменты для изучения механики жизни.

«Более долговечная количественная визуализация сил позволяет глубже изучать сложные биологические системы, что может привести к новым открытиям в исследованиях рака, иммунологии и регенеративной медицины», — добавляет доктор Ли.

Его лаборатория специализируется на биомолекулярной физике и механобиологии, разрабатывая методы для визуализации и управления молекулярными силами в живых клетках. Исследования включают создание механочувствительных ДНК-наноструктур и высокопроизводительных биологических тестов для скрининга лекарств.

«Наша цель — разрабатывать эффективные и доступные инструменты, — говорит доктор Ли. — Эти исследования отражают наши усилия по созданию технологий, способствующих важным открытиям во многих областях науки».

Дополнительная информация: Seong Ho Kim et al, Quantitative Super‐Resolution Imaging of Molecular Tension, Advanced Science (2025). DOI: 10.1002/advs.202408280
Hongyuan Zhang et al, Decoy DNA Protects Molecular Tension Probes from DNase Degradation, Angewandte Chemie International Edition (2025). DOI: 10.1002/anie.202506590

Источник: University of British Columbia