Śledzenie losów komórek macierzystych

Wymuszone antystokesowskie rozpraszanie Ramana (CARS) jest nową, wielofotonową techniką mikroskopową, która pozwala bezpośrednio obserwować endogenne biocząsteczki z dużą swoistością chemiczną. Ta technika obrazowania jest idealna do prowadzenia nieinwazyjnych badań kontrolnych żywych komórek macierzystych i ich różnicowania w czasie rzeczywistym. Celem finansowanego przez UE projektu CARSFORSTEM było opracowanie i przystosowanie techniki CARS do śledzenia losów żywych komórek macierzystych podczas ich różnicowania.

Naukowcy opracowali metodę ilościowego obrazowania chemicznego, od pozyskiwania hiperspektralnych danych techniką CARS do analizy i wizualizacji bez nadzoru stężeń bezwzględnych elementów chemicznych w rozdzielczości przestrzennej. Opracowana metoda umożliwiła analizę hiperspektralnych obrazów CARS w celu uzyskiwania ilościowych danych chemicznych na temat próbek podczas szerokiego zakresu różnych badań. Metoda znalazła zastosowanie zwłaszcza w badaniach wychwytu nasyconych i nienasyconych lipidów przez adipocyty uzyskane z komórek macierzystych.

Analiza hiperspektralnych obrazów okazała się być kluczowym czynnikiem do badania markerów CARS podczas różnicowania mysich embrionalnych komórek macierzystych. Naukowcy stwierdzili, że w przypadku komórek, które ulegają różnicowaniu do adipocytów, hiperspektralne obrazy CARS ujawniają obecność struktur wewnątrzkomórkowych, które różnią się pod względem chemicznym od cytozolu. Naukowcy doszli do wniosku, że struktury te zawierają białko 4 wiążące kwasy tłuszczowe, które ułatwia transport kwasów tłuszczowych przez błony wewnątrz adipocytu i przez jego błonę komórkową. Wyniki te, uzyskane w technice mikroskopowej niewymagającej znaczników, ukazują pierwszy etap identyfikacji szlaku różnicowania komórek macierzystych, poprzedzający zmiany morfologiczne.

Podsumowując, prace projektu pozwoliły stworzyć szybką metodę obrazowania chemicznego w czasie rzeczywistym i technikę mikroskopową o wysokiej przepustowości, pozwalającej uzyskiwać dużo danych i niewymagającej znaczników. Badanie ma ważne konsekwencje dla możliwości zastosowania komórek macierzystych w leczeniu wielu chorób. Może też pomóc w zrozumieniu fundamentalnych mechanizmów metabolizowania lipidów w komórkach.