NY STUDIE. Möjligheten att mäta värmeflöde på nanonivå öppnar för ett nytt kapitel inom cellbiologi. Metoden är ett genombrott för forskning inom cellers ämnesomsättning, och är resultat av ett europeiskt forskningssamarbete där Göteborgs universitet ingår.
Metoden, publicerad av tidskriften Science, mäter produktionen av det som kallas entropi i enskilda röda blodkroppar. Entropi är ett begrepp från fysiken, där det förknippas med ordning och kaos. Inom biologi har entropi med energieffektiviteten att göra och är därmed nära kopplat till ämnesomsättningen, det vill säga de serier av kemiska reaktioner som upprätthåller liv. Inom medicin kan entropi användas för att förstå biologiska system, diagnostisera sjukdomar, prognostisera risker, optimera behandlingsstrategier och övervaka patienters hälsotillstånd.
Bakom den nya metoden står ett internationellt team av forskare i Spanien, Italien, Tyskland och Sverige. Studiens förstaförfattare är Marta Gironella, postdoktor i Joan Camunas-Solers grupp på Avdelningen för medicinsk biokemi och cellbiologi vid Göteborgs universitet. Marta utvecklade det experimentella protokollet för att mäta membranfluktuationer under hennes doktorandstudier vid Barcelonas universitet.
Förstå omvandling av energi
Felix Ritort, professor i fysik vid Institutet för nanovetenskap och nanoteknik vid universitetet i Barcelona, är korresponderande författare för studien:
– Att karaktärisera entropiproduktionen i levande system är avgörande för att förstå effektiviteten hos energiomvandlingsprocesser. Värme ger ett mått på cellhälsa, och fyndet kan öppna ett nytt sätt att fastställa vävnadshälsa, säger han.
När de utvecklade metoden mätte forskarlaget värmeflödet från de aktiva delarna av cellens metabola system och de vibrationer som uppstår i cellmembranet. Tekniken mäter rörelser i aktiva partiklar, och dess känsligheten är mycket hög; metodiken kan fånga entropiproduktion neråt tio kalorier per sekund. Det är första gången forskare visar att det går att exakt mäta hastigheten av entropiproduktion i enskilda celler.
Koppling till membranflimmer
– Tills nu har entropiproduktionshastigheten bara kunnat mätas via bulkkalorometri genom att ta genomsnittet av värmen frigjord från tusentals röda blodceller. Vår metod kan mäta entropiproduktion från enskilda celler genom att mäta fluktuationer i cellmembranet, säger Marta Gironella.
När forskarna sedan tar genomsnittet av många av dessa enskilda mätningar kan de återskapa det värde som bulkkalorimetri ger:
–Detta tyder på att värmen som produceras av cellen är tätt kopplad till membranflimmer, ett genombrott inom fältet. Cellersenergiförlust är en viktig biomarkör som kan hjälpa oss förstå cellheterogenietet och sjukdomsutveckling. Med andra ord, vad som händer i form av värmeförlust då celler slutar fungerar som de ska. Metodiken öppnar därför ett nytt fält inom singelcellsfenotypning och karakterisering av cellaktivitet, säger Marta Gironella.
AV: ELIN LINDSTRÖM
Skriv en kommentar