Роботизированный нанозонд позволяет извлекать отдельные митохондрии из живых клеток

Учёные из Гонконгского университета науки и технологий (HKUST) создали автоматизированный роботизированный нанозонд, способный извлекать отдельные митохондрии из живых клеток без использования флуоресцентных меток. Митохондриальная дисфункция связана с нейродегенеративными заболеваниями, метаболическим синдромом и раком, а щадящее извлечение органелл для анализа было сложной задачей.

(Слева) Режимы работы сенсора и актуатора роботизированного нанозонда. (Справа) Цветное SEM-изображение нанозонда рядом с пыльцевыми зёрнами, демонстрирующее острую геометрию кончика для снижения инвазивности. Автор: Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adx4289

Нанозонд, описанный в журнале Science Advances, оснащён нанокончиком с двумя наноэлектродами. Они в реальном времени детектируют всплески активных форм кислорода и азота — побочных продуктов метаболизма митохондрий. Как только сигнал превышает порог, тот же кончик переключается в режим актуатора: диэлектрофоретические нанопинцеты создают неоднородное электрическое поле, которое захватывает митохондрию в пределах примерно ста нанометров для извлечения.

Ключевая особенность — колокализация: сенсор и актуатор действуют в одной и той же наноразмерной точке, что обеспечивает высокую точность. Вся процедура — приближение к клетке, обнаружение поверхности, проникновение через мембрану, отслеживание сигналов и извлечение — автоматизирована и стандартизирована, что снижает инвазивность и позволяет проводить повторный забор из той же клетки.

Извлечённые митохондрии остаются функциональными: при трансплантации в клетки-реципиенты они сливаются с митохондриальной сетью хозяина и делятся. Это открывает новые возможности для исследований дисфункций митохондрий и для трансплантации органелл, приближая создание «дизайнерских» клеток из живых компонентов.

Технология универсальна и в будущем может быть адаптирована для извлечения других органелл по их метаболическим или ионным сигнатурам без использования меток.

Больше информации: Yanmei Ma et al, Label-free robotic mitochondrial biopsy, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adx4289