Le professeur Dayong Jin (à gauche) et le professeur Antoine van Oijen. Crédit :Université de Wollongong Australie
Avancées en biologie cellulaire, la science des matériaux et l'imagerie se combinent pour créer des outils qui permettront aux chercheurs de suivre en temps réel et avec une résolution ultrafine ce qui se passe à l'intérieur d'une seule cellule.
Être capable de visualiser les processus cellulaires au fur et à mesure qu'ils se produisent est considéré comme un élément essentiel pour comprendre quels changements se produisent lorsque la maladie frappe et comment ce processus pourrait être évité, inversé ou autrement guéri.
Pendant de nombreuses décennies, les scientifiques se sont appuyés sur l'utilisation de molécules de colorant qui sont absorbées dans les cellules pour visualiser leur comportement.
Ces molécules colorantes, adapté à l'origine des colorants utilisés dans l'industrie textile, ont subi des développements et des améliorations, mais leurs principes de base et leurs propriétés restent en grande partie les mêmes.
Un inconvénient majeur est la gradation ou la décoloration des colorants lorsqu'ils sont exposés à la lumière à haute intensité pour l'imagerie. Les scientifiques n'ont qu'une petite fenêtre de temps pour imager la cellule, créer un instantané des événements cellulaires plutôt que continus, suivi en temps réel.
Pendant ce temps, l'imagerie moléculaire et la microscopie ont progressé au point où une résolution ultrafine et une imagerie en temps réel sont possibles, non seulement au niveau de la cellule entière, mais à l'intérieur d'une cellule et de ses divers composants.
Cela incite les microbiologistes à faire équipe avec des ingénieurs en matériaux pour développer de nouveaux biomatériaux luminescents qui, comme une balise d'avion, permettent aux scientifiques de suivre et de visualiser les processus cellulaires sans nuire à la cellule vivante.
Dans un article publié aujourd'hui dans la revue Méthodes naturelles , des chercheurs de l'Université de Technologie de Sydney (UTS) et de l'Université de Wollongong (UOW), avec des collègues de l'Université de Pékin, Chine, et l'Université de Göttingen, Allemagne, ont décrit comment les sondes émettrices de lumière pourraient être utilisées par les scientifiques de la vie pour visualiser les processus cellulaires.
Le professeur Dayong Jin (à gauche) et le professeur Antoine van Oijen. Crédit :Université de Wollongong Australie
L'auteur principal, le professeur distingué Dayong Jin de l'UTS, a déclaré que les scientifiques des matériaux ont fait d'énormes progrès dans le développement de nouvelles structures extrêmement petites - comparables à la taille d'une molécule de protéine - qui émettent de la lumière avec une luminosité et une précision supérieures à celles des molécules de colorant classiques.
"Nous pouvons prendre des nanomatériaux, telles que des particules de plastique ou de céramique émettant de la lumière, et les livrer sur le site en question. Diverses autres techniques aident la particule à traverser la paroi cellulaire et nous pouvons visualiser ce qui se passe à l'intérieur de la machinerie moléculaire.
"Nous avons noté des avancées telles que la capacité de mesurer les changements de transport dans un neurone à la suite d'une maladie du cerveau, ", a déclaré le professeur Jin. "Ces particules avancées permettent également d'utiliser différentes couleurs et signaux d'impulsion simultanément afin que nous puissions en effet coder visuellement des gènes ou des protéines pour voir comment ceux-ci sont traduits et transcrits - le codage de la vie elle-même.
« C'est une période passionnante pour les communautés de la biologie cellulaire et de la science des matériaux qui ont désormais une opportunité sans précédent d'explorer l'imagerie cellulaire avec une précision et une résolution sans précédent.
Co-auteur Distingué professeur Antoine van Oijen, qui dirige l'initiative Molecular Horizons de l'UOW, a déclaré que l'article soulignait à quel point il serait essentiel de réunir la communauté des sciences des matériaux et des scientifiques des sciences de la vie pour éclairer les détails complexes du fonctionnement de la vie.
« Compréhension des processus de la maladie, et donc élaboration de cures, repose sur nous pour comprendre les processus cellulaires :comment les différentes biomolécules à l'intérieur de nos cellules font-elles leur travail ? Que se passe-t-il lorsqu'ils cessent de faire leur travail correctement et que la maladie frappe ?
"À l'heure actuelle, les scientifiques et les praticiens de la santé sont très préoccupés par la résistance aux antimicrobiens, ce qui pourrait rendre certains médicaments inutiles et dans le pire des cas, voir la réémergence de maladies qui n'ont pas troublé la société depuis des décennies.
"Nous sommes maintenant à un point où les chercheurs doivent développer et produire de nouveaux antibiotiques, et les médecins doivent les utiliser à bon escient. Comprendre les processus de fonctionnement des médicaments au niveau moléculaire est la clé du développement de ces nouveaux médicaments."
Ces méthodes et les collaborations de recherche qui les sous-tendent seront un axe clé pour Molecular Horizons, un centre de recherche de 80 millions de dollars actuellement en construction sur le campus de Wollongong de l'UOW. Il fournira aux chercheurs un accès à de nouveaux outils de visualisation des processus biologiques qui aideront à percer les secrets les plus intimes de la cellule et à développer de nouvelles façons de détecter et d'attaquer les maladies.
