Впервые визуализирована наноскопическая динамика липидных рафтов на мембранах живых клеток

Междисциплинарная исследовательская группа из Национального Тайваньского университета и Национального университета Чи Нань совершила долгожданный прорыв. Учёным впервые удалось визуализировать наноскопическую динамику мембранных рафтов — крошечных структур на поверхности живых клеток.

Иллюстрация организации мембранных рафтов. Автор: Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adv7001

Мембранные рафты — это нанометровые области, богатые холестерином и сфинголипидами. Считается, что они служат важными платформами для клеточной сигнализации, проникновения вирусов и метастазирования рака. С момента появления концепции в 1990-х годах существование и поведение этих липидных доменов было предметом интенсивных дискуссий.

Традиционная флуоресцентная микроскопия, обычно проводимая на фиксированных и окрашенных клетках, не могла зафиксировать объекты шириной всего в десятки нанометров, которые меняются за секунды. В результате даже вопрос о существовании таких рафтов на живых мембранах десятилетиями оставался нерешённым.

Под руководством аспиранток Сян-Лин Чуан и Юй-Чэнь Фа исследователи применили высокоразрешающую атомно-силовую микроскопию (АСМ) в сочетании с алгоритмом реконструкции изображений на основе произведения Адамара. Это позволило в реальном времени записать формирование, слияние и растворение мембранных рафтов на поверхности живых клеток.

Автор: National Taiwan University

Первая прямая визуализация динамики липидных рафтов в живых клетках

Используя фазочувствительные красители C-Laurdan и метод ко-локационной визуализации интегринов, команда подтвердила, что наблюдаемые с помощью АСМ наномасштабные домены действительно соответствуют структурам мембранных рафтов. Это открытие, опубликованное в журнале Science Advances, знаменует собой первую прямую визуализацию динамики липидных рафтов в живых клетках.

Исследование показало, что эти рафты представляют собой высокодинамичные жидко-упорядоченные области диаметром обычно от 10 до 200 нанометров, которые постоянно реорганизуются благодаря взаимодействиям между липидами, белками и цитоскелетом.

«АСМ обеспечивает наномасштабные измерения высоты поверхности и жёсткости на живых клетках, а анализ с помощью произведения Адамара эффективно подавляет нерелевантные фоновые сигналы, усиливая видимость признаков, связанных с рафтами. Эта комбинация позволяет нам выявлять тонкие, преходящие сигналы, которые традиционные оптические методы никогда не могли разрешить», — пояснил профессор химии Чунь-Сянь Чэнь.

Соавтор исследования, профессор Цзя-Ань Энни Хо, отметила перспективы применения технологии: «Этот метод, позволяющий визуализировать динамику мембран в реальном времени, может стать платформой для быстрого скрининга в разработке лекарств».

Интегрируя химию, биофизику и биохимические технологии, это междисциплинарное исследование открывает новое окно в наномасштабную организацию живых мембран, предлагая мощные новые инструменты для разработки лекарств и изучения механизмов заболеваний.

Источник: National Taiwan University