«У нас есть удивительная иммунная система, чтобы держать это все под контролем, и затем иметь дело с патогенными бактериями», говорит Кэтрин Леймкахлер Граймс, доцент химии и биохимии в Университете Делавэра. «Это фантастически, когда система работает, но также и ужасающий, когда это не делает».Когда выгодная бактерия по ошибке идентифицирована как вредная, нападение иммунной системы может вызвать хронические воспалительные заболевания, такие как астма, болезнь Крона и другие расстройства. То, почему это ошибочное дешифрирование происходит, является тайной, но Грязь и ее исследовательская группа в Университете Делавэра изобрели многообещающий новый метод, чтобы буквально помочь осветить то, что происходит. Прогресс издан по своей природе Коммуникации.
Маркировка клетки ‘куртка’Теперь назад к тем трем – пяти фунтам бактерий мы несем вокруг… Большая часть веса прибывает из клеточных стенок бактерий или «курток», поскольку Грязь относится к ним. Фирма, все же гибкая, они состоят из peptidoglycan – подобный петле полимер, сделанный из белка (пептиды) и сахар (гликан) молекулы.
Бактерии обычно фрагменты топи их куртки peptidoglycan. Когда иммунная система неправильно читает эти фрагменты и нападает на здоровую ткань, хронические воспалительные заболевания могут возникнуть. Но у ученых не было большой части глаза в тот процесс, до сих пор.В течение прошлых четырех лет Грязь и ее команда выяснили, как маркировать и осветить сахарную основу куртки клетки – первая лаборатория в мире, чтобы сделать так.
«Мы хотели химически сделать новый стандартный блок – как Lego с треугольниками на вершине вместо кругов – и затем накормить этим материалом клетку, которая будет использовать его, чтобы построить ее куртку, не затрагивая ничто больше», объяснил Граймс. «Как только этикетка была включена, мы полагали, что могли поместить ‘фонари’ на нее, которые помогут нам визуализировать фрагменты клетки и начать определять immunostimulatory окружающую среду».Никто никогда не маркировал гликана как этот внутренние бактерии прежде, Граймс сказала, отметив, что подход прибывает из относительно новой области биоортогональной химии, в которой химические реакции сделаны в системе проживания, не вмешиваясь в который естественные процессы системы.
Она продолжает поражаться, как ее студентам – и как индивидуальные ученые с уникальными преимуществами и как сотрудники – удалось преодолеть каждое препятствие, которое они встретили, даже когда перспективы успеха казались немного тусклыми.Власть командыКогда команды поражают главный контрольно-пропускной пункт вначале, докторант Хай Лян спас день, сказал Граймс. Он только что прочитал недавнюю рукопись из лаборатории Кристофа Майера в Университете Тюбингена, Германия, о том, как бактерии – естественные переработчики.
«Бактерии ‘очень зеленые’», сказал Лян. «Они на самом деле расходуют много энергии создать этот полимер – peptidoglycan – без обозначения даты они хотят его стандартные блоки назад».Лян сказал команде, как группа Майера показала два фермента переработки, которые думал Лян, мог потенциально сопроводить их химически измененный стандартный блок в клетку. Но клетка приняла бы их немного изворотливый стандартный блок с треугольниками на вершине?
Докторант Кристен Демистер развивала синтез, чтобы установить биоортогональную функциональность («треугольники») – или алкин или азид – на сахарные стандартные блоки и проверила ответ от клеток. Бактерии любили его и были даны их фонари.Она также выяснила, как сделать большие количества сахара (гликан) как сырье для промышленности.
«Даже, идя для бега трусцой, я думал бы о том, как сделать этот сахар быстрее», сказал Демистер. «Теперь я могу сделать это через неделю, и я учу старшекурсников, как сделать это». Ее процесс для того, чтобы сделать эти комплексы и сам метод UD, теперь находится на рассмотрении патентной заявки.Сотрудники открывают более ясный вид
Гарантировать их метод работало, Средство Масс-спектрометрии UD’s кредитов Грязи для помощи чесать их peptidoglycan стандартные блоки от образцов клетки и найти фрагмент, который они искали.Джеффри Кэплан, директор Центра биоимиджинга UD, обучил команду на мощном микроскопе суперрезолюции, с его 3D способностью отображения, видеть фонари, они ставят бактериальную клеточную стенку.«Способ, которым Кэтрин и ее команда непосредственно маркировали то, что они хотели видеть почти с 100-процентной спецификой, был невероятно изящным и захватывающим», сказал Кэплан. «Мы на самом деле видели в клеточных стенках, разоблачающие отдельные молекулы, приложенные к сахару».«Без Джеффа никогда не происходило бы наших результатов», сказал Граймс. «Джефф поставил очки для нас».
Но как эти маркированные фрагменты затрагивают иммунную систему? Войдите в сотрудника Мишель Паран, адъюнкт-профессора медицинских лабораторных наук в UD, и докторанта Чинга-Вэня (Песчаного), Как, кто работает с макрофагами – клетки, которые находят и едят инородные тела.
Когда Вы выращиваете клетки человека, Вы не хотите ничего грязного вокруг. Но грязный инкубатор точно что Как необходим и используется для культивирования E. coli. После рассмотрения этих клеток с макрофагами она смотрела под микроскопом и видела фрагменты бактерий в макрофаге, наряду с кусками peptidoglycan.«Мы надеемся видеть, какой фрагмент активирует иммунную реакцию в будущем», Как сказанный.
Новый метод UD уже привлекает новых сотрудников в лабораторию Грязи. Исследование с исследователями в Массачусетском университете Амхерст сосредотачивается на туберкулезе микобактерий, который вызывает туберкулез, в то время как хеликобактер пилори, бактерия, которая вызывает рак желудка, является целью совместных усилий с Центром Исследований рака Фреда Хатчинсона в Сиэтле.Команда мечты
Сказать, что Грязь гордится ее исследовательской группой, было бы преуменьшением.«Чтобы видеть, что эти аспиранты сотрудничают так беспрепятственно и не, позволяют их эго помешать – это фантастически», сказал Граймс. «Мои коллеги в других университетах спрашивают, как Вы заставляли своих студентов работать так хорошо вместе? Я думаю, что это было лучшим сотрудничеством, которое я когда-либо испытывал».
Иметь положительное значение, через науку, для людей во всем мире, которые страдают от хронических воспалительных заболеваний, является окончательной целью ее команды, сказал Граймс. Открытие лучших методов лечения и потенциальных лечений возьмет интеллектуальную элиту, упорство и тяжелую работу.
И это не все.Если Вы посетите офис Грязи в UD, Вы, вероятно, будете видеть, что ежегодные футболки ее лаборатории висят на стене.
Украшаемый через обратную сторону модели 2015 года линия ее жизни лаборатории: «Доверьте интуиции».