دانشمندان حسگر جدیدی برای ثبت فعالیت کلسیم در سلول‌ها تولید کردند

گروهی از محققین دانشگاه ایالتی جورجیا، روش جدیدی را برای درک و ثبت فعالیت کلسیم در سلول‌ها به کار گرفتند. در این مطالعه که توسط «جنی یانگ»، استاد شیمی، پیشگام در زمینه Calciomics و زیست‌شناس هدایت می‌شود، اثربخشی یک حسگر زیستی قرمز نشان داده شده که می‌تواند به صورت مستقیم کلسیم را در مکان‌های خاصی از سلول بررسی کند. این کشف می‌تواند به درک بهتر از پایه مولکولی بسیاری از بیماری‌های انسان کمک کند.

کلسیم برای بسیاری از فرآیندهای فیزیولوژیکی از جمله سلامت و عملکرد سیستم‌های عضلانی، عصبی، گردش خون و گوارش ضروری است. کلسیم مولکول‌های سیگنال که در داخل سلول‌ها واکنش نشان می‌دهند را تقویت می‌کند، به آزادسازی انتقال‌‌دهنده‌های عصبی (پیام‌رسان‌های شیمیایی که سیگنال‌های نورون‌ها را منتقل می‌کنند) کمک می‌کند، سبب انقباض سلول‌های ماهیچه‌ای می‌شود و در نهایت در فرآیند لقاح عنصری کمک‌کننده است. کلسیم همچنین در تشکیل استخوان و بسیاری از فرآیندهای درون سلول نقش کلیدی دارد.

با توجه به این طیف وسیع از عملکردها، حرکت و میزان کلسیم در بدن را می‌توان به عنوان شاخص مناسبی برای مکانیسم‌ها و تغییرات بیولوژیکی دانست.

یانگ، مدیر مرکز تشخیص و درمان مرکز تصویربرداری که به همراه گروهی از دانشجویان دکترا و پسادکترای شیمی به انجام این مطالعه پرداخته است، می‌گوید: «چالش این است که چگونه می‌توان این تغییرات سریع را در مکان‌های بسیار خاص ثبت کرد. به عنوان مثال، اگر عضله‌ای در بدن من آسیب ببیند، کلسیمِ سلول‌های ماهیچه دچار تغییر می‌شوند.»

برای دریافت بهتر این سیگنال‌ها، محققین راهی برای طراحی محل اتصال کلسیم روی سطح چندین پروتئین فلورسنت ایجاد کردند. در این مطالعه که در مجله Angewandte Chemie به چاپ رسیده است، نشان داده شده که سنسور کلسیم قرمز معروف به R-CatchER، در تشخیص سیگنال‌های کلسیم در انواع مختلف سلول‌ها بسیار حساس است.

یانگ می‌گوید: «پروتئینی که ما استفاده می‌کنیم، قادر است تغییرات زودگذر را شناسایی کند و فعالیت کلسیم را به صورت مستقیم اندازه بگیرد. ما می‌توانیم این تغییرات را در سلول‌های سالم دنبال کنیم و ببینیم که در حالت بیماری چه اتفاقی می‌افتد.»

علاوه بر این، می‌توان از R-CatchER برای بررسی اینکه آیا میزان تغییرات کلسیم با یک بیماری خاص ارتباط دارد یا خیر، استفاده کرد. این فناوری همچنین می‌تواند به کشف مواد مخدر در بدن کمک کند.

محققان در گام بعدی قصد دارند از این فناوری در مدل‌های حیوانی استفاده کنند تا نحوه دخالت رویدادهای مختلف سلولی در بیماری‌ها را بهتر درک کنند.