Każda ludzka komórka nosi cienką warstwę cukru zwaną glikokaliksem, która mniej przypomina słodycze, a bardziej ochronną skorupę, która nieustannie się zmienia i reorganizuje. Naukowcy z Max Planck Institute for the Science of Light (MPL) stworzyli teraz szczegółowe mapy tych cukrowych struktur za pomocą zaawansowanej mikroskopii o wysokiej rozdzielczości, a ich odkrycia, opublikowane w Nature Nanotechnology, sugerują, że zmiany w układzie tych cukrów mogą pewnego dnia pomóc lekarzom wykrywać choroby, takie jak rak.

Zespół kierowany przez prof. Leonharda Möckla w grupie badawczej „Physical Glycosciences” opracował technikę zwaną „Glycan Atlasing”. Używając najnowocześniejszej mikroskopii superrozdzielczej, zmapowali glikokaliks na poziomie pojedynczych cząsteczek cukru w wielu typach komórek, w tym liniach komórkowych, pierwotnych ludzkich komórkach krwi i próbkach tkanek. Uzyskane mapy pokazały, że glikokaliks zmienia swoje molekularne ułożenie w zależności od stanu komórki.

Na przykład komórki odpornościowe wykazywały różne wzory cukrowe po stymulacji, podobne do tych występujących podczas odpowiedzi immunologicznej. Według badaczy, dostarcza to pierwszych bezpośrednich dowodów na to, że glikokaliks działa prawie jak ekran wyświetlacza, pokazując informacje o wewnętrznym stanie komórki na jej zewnętrznej powierzchni. Zespół odkrył, że te nanoskopowe wzory cukrowe mogą niezawodnie odróżniać różne stany komórkowe, pozwalając na identyfikację oddzielnych stadiów rozwoju raka, odróżnienie aktywowanych od nieaktywnych komórek odpornościowych oraz odróżnienie obszarów rakowych od zdrowych w ludzkiej tkance piersi.

„Wyniki stanowią obiecującą podstawę do opracowania przyszłych metod diagnostycznych, ponieważ Glycan Atlasing dostarcza wiarygodnych wyników nawet w złożonych próbkach” – wyjaśnia Möckl. Naukowcy planują teraz rozszerzyć metodę poprzez analizę dodatkowych struktur docelowych, automatyzację większej części procesu i badanie znacznie większej liczby próbek, aby technika mogła zostać ostatecznie zaadaptowana do rutynowego użytku medycznego. „W badaniach na dużą skalę chcemy zbadać, które wzory powierzchniowe są związane z konkretnymi przebiegami chorób lub odpowiedziami terapeutycznymi oraz jak stany komórkowe można wykrywać wcześnie i obiektywnie za pomocą powierzchni” – mówi Möckl.