Công cụ nghiên cứu tế bào mới có thể góp phần hé lộ các bí mật của bệnh tật

Theo một nhóm nghiên cứu của Phòng thí nghiệm Ames thuộc Bộ Năng lượng Mỹ, những tiến bộ trong việc hiểu được chuyển động xoay trò của các tế bào sống có thể giúp các nhà nghiên cứu “rọi sáng” được những nguyên nhân gây ra các căn bệnh chết người. Nhóm nghiên cứu đã mô tả về tác động của kính hiển vi tương phản giao thoa vi phân đối với việc cho thấy chuyển động hạt nano ở các tế bào sống.

Trong cơ thể con người, có rất nhiều máy nano sinh học thực hiện các chức năng khác nhau. Nhưng theo nhóm nghiên cứu, các nhà khoa học chỉ có hiểu biết hạn chế về việc những bộ máy nano này hoạt động như thế nào, đặc biệt là trong các môi trường tế bào. Bởi vì những trục trặc của bất cứ một bộ máy nano nào cũng có thể gây ra bệnh tật, ví dụ như bệnh Alzheimer, nên rất cần những kỹ thuật mới để góp phần nghiên cứu thành phần, động lực và các cơ chế hoạt động của những bộ máy nano này.

Để hiểu được những bộ máy nano hoạt động như thế nào, các nhà khoa học đã quan sát nhiều dạng chuyển động ở các bộ máy nano, những chuyển động này rất thiết yếu đối với chức năng của chúng. Chuyển động tịnh tiến, hay chuyển động mà vị trí của một vật thể bị thay đổi, có thể được theo dõi bằng nhiều kỹ thuật hiện tại. Tuy nhiên, các chuyển động xoay, là chuyển động quan trọng và cơ bản như chuyển động tịnh tiến, lại vẫn chưa được nghiên cứu nhiều lắm do những hạn chế của kỹ thuật.

Những kỹ thuật trước, ví dụ như phân cực huỳnh quang phân tử đơn hoặc theo dấu hạt, chỉ cho phép chuyển động xoay được được quan sát trong vitro, ví dụ như ở đĩa Petri. Trong nghiên cứu mới này, nhóm nghiên cứu đã đi xa hơn việc nghiên cứu các chuyển động ở trong môi trường vitro để quan sát được chuyển động xoay ở môi trường vivo, hay ở tế bào sống.

Để thực hiện nhiệm vụ, nhóm nghiên cứu đã dựa vào việc sử dụng các que nano vàng, có kích thước chỉ từ 25 tới 73 nanomet (một bó nén chặt 1000 que nano có đường kính bằng một sợi tóc người). Ở các tế bào sống, những que nano phi độc này phân tán ánh sáng khác nhau phụ thuộc vào hướng của chúng. Sử dụng một kỹ thuật được gọi là kính hiển vi tương phản giao thoa vi phân, hay DIC, nhóm nghiên cứu đã thu được cả hướng và vị trí của các que nano vàng ngoài hình ảnh thị giác của tế bào và vì vậy cho thấy được hình ảnh chuyển động 5 chiều (3 chiều phối hợp không gian và 2 góc hướng) trong các tế bào sống. Nhóm nghiên cứu cho biết, chụp hình DIC các que vàng đã cho họ độ phân giải góc cao. Kỹ thuật này đã mở cánh cửa cho việc hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của các bộ máy nano sống bằng cách cho thấy các chuyển động bên trong phức hợp của chúng.