Каждая клетка человека носит тонкий слой сахара, называемый гликокаликсом, который не столько про конфеты, сколько про защитную внешнюю оболочку, постоянно меняющуюся и перестраивающуюся. Исследователи из Института науки о свете Макса Планка (MPL) теперь создали подробные карты этих сахарных структур с помощью передовой микроскопии высокого разрешения, и их результаты, опубликованные в Nature Nanotechnology, предполагают, что изменения в расположении этих сахаров однажды могут помочь врачам выявлять такие заболевания, как рак.

Команда под руководством профессора Леонхарда Мёкля из исследовательской группы «Физическая гликозилизация» разработала метод под названием «Гликановое атласирование». Используя передовую микроскопию сверхвысокого разрешения, они нанесли на карту гликокаликс на уровне отдельных молекул сахара на многих типах клеток, включая линии клеточных культур, первичные клетки крови человека и образцы тканей. Полученные карты показали, что гликокаликс меняет свою молекулярную организацию в зависимости от состояния клетки.

Например, иммунные клетки демонстрировали различные сахарные паттерны после стимуляции, аналогично тому, что происходит во время иммунного ответа. По словам исследователей, это первое прямое доказательство того, что гликокаликс функционирует почти как дисплей, показывая информацию о внутреннем состоянии клетки на ее внешней поверхности. Команда обнаружила, что эти наноразмерные сахарные паттерны могут надежно различать разные клеточные состояния, позволяя идентифицировать отдельные стадии развития рака, отличать активированные иммунные клетки от неактивных и различать раковые и здоровые участки в ткани молочной железы человека.

«Результаты дают многообещающую основу для разработки будущих диагностических методов, поскольку гликановое атласирование дает надежные результаты даже в сложных образцах», — объясняет Мёкль. Исследователи теперь планируют расширить метод, анализируя дополнительные целевые структуры, автоматизируя больше процессов и изучая гораздо большее количество образцов, чтобы в конечном итоге адаптировать технику для рутинного медицинского использования. «В крупномасштабных исследованиях мы хотим выяснить, какие поверхностные паттерны связаны с конкретными течениями болезни или терапевтическими ответами и как состояния клеток можно выявлять рано и объективно через поверхность», — говорит Мёкль.