Varje mänsklig cell bär ett tunt lager socker som kallas glykokalyx, vilket handlar mindre om godis och mer om ett skyddande yttre skal som ständigt skiftar och omorganiserar sig. Forskare vid Max Planck-institutet för ljusets vetenskap (MPL) har nu skapat detaljerade kartor över dessa sockerstrukturer med hjälp av avancerad högupplöst mikroskopi, och deras fynd, publicerade i Nature Nanotechnology, tyder på att förändringar i arrangemanget av dessa sockerarter en dag kan hjälpa läkare att upptäcka sjukdomar som cancer.
Teamet, lett av prof. Leonhard Möckl i forskningsgruppen ”Physical Glycosciences”, utvecklade en teknik som kallas ”Glycan Atlasing”. Med hjälp av banbrytande superupplösningsmikroskopi kartlade de glykokalyxen på nivån av enskilda sockermolekyler över många typer av celler, inklusive cellkulturlinjer, primära humana blodceller och vävnadsprover. De resulterande kartorna visade att glykokalyxen ändrar sin molekylära arrangemang beroende på cellens tillstånd.
Till exempel uppvisade immunceller olika sockermönster efter att ha stimulerats, liknande vad som händer under ett immunsvar. Enligt forskarna ger detta de första direkta bevisen för att glykokalyxen fungerar nästan som en display, som visar information om en cells inre tillstånd på dess yttre yta. Teamet fann att dessa nanoskaliga sockermönster på ett tillförlitligt sätt kunde skilja mellan olika cellulära tillstånd, vilket gjorde det möjligt för dem att identifiera separata stadier av cancerutveckling, skilja mellan aktiverade och inaktiva immunceller och särskilja cancerområden från friska områden i human bröstvävnad.
”Resultaten ger en lovande grund för utvecklingen av framtida diagnostiska metoder, eftersom Glycan Atlasing ger tillförlitliga resultat även i komplexa prover”, förklarar Möckl. Forskarna planerar nu att utöka metoden genom att analysera ytterligare målstrukturer, automatisera mer av processen och studera mycket större antal prover så att tekniken så småningom kan anpassas för rutinmässig medicinsk användning. ”I storskaliga studier vill vi undersöka vilka ytmönster som är associerade med specifika sjukdomsförlopp eller terapisvar och hur celltillstånd kan upptäckas tidigt och objektivt via ytan”, säger Möckl.