p Um trio de químicos da Indiana University Bloomington criou um novo sensor para detectar mudanças químicas nas células do sistema imunológico durante a quebra de patógenos. O trabalho pode contribuir potencialmente para o diagnóstico e tratamento precoce de doenças infecciosas, como tuberculose, que evitam certos elementos da resposta imunológica do corpo. p Os resultados foram relatados em 8 de outubro em Angewandte Chemie , um importante jornal de química. O estudo foi liderado por Yan Yu, professor associado do Departamento de Química do IU Bloomington College of Arts and Sciences.

p As partículas do estudo foram projetadas para entender a fagocitose, o processo pelo qual as células imunes captam e destroem os patógenos do corpo. Durante este importante processo, patógenos são engolfados em compartimentos celulares chamados fagossomas, que então "amadurecem" por meio de uma sequência complexa de reações químicas, matando doenças invasoras.

p "Muitas funções celulares importantes, incluindo fagocitose, dependem da orquestração de reações químicas complexas, mas medir essas diferentes reações em tempo real dentro de uma célula viva é extremamente desafiador, "Yu disse." Este estudo mostra que as partículas do tipo projetado em nosso laboratório são amplamente aplicáveis ​​para a compreensão de muitos tipos de interações químicas complexas em células vivas. "

p As partículas usadas no estudo são chamadas de partículas de Janus, nomeado para o deus romano de duas faces. As partículas construídas artificialmente têm esse nome porque dois lados da mesma partícula são "revestidos" com sensores químicos diferentes. Esses sensores podem atuar como detectores, ou "repórteres, "para vários produtos químicos envolvidos no processo biológico sob investigação.

p O laboratório de Yu aperfeiçoou uma técnica para compactar esses receptores muito próximos na superfície de uma partícula de Janus, aumentando significativamente sua eficácia como ferramenta de investigação.

p A pesquisa anterior de Yu sobre as partículas de Janus produziu novos insights sobre a capacidade do corpo de resistir a infecções fúngicas, bem como um novo método para ativar as células T do corpo, que são usados ​​para combater o câncer, melhorar a terapia imunológica, combater infecções virais e induzir tolerância em doenças auto-imunes. Este último trabalho está sujeito a um pedido de patente no U.S. Patent and Trademark Office. Ela também entrou com uma patente provisória sobre a descoberta recém-relatada.

p No novo estudo, A equipe de Yu projetou uma partícula de Janus cujos dois lados consistem em um repórter de pH de 3 micrômetros e um repórter de proteólise de 500 nanômetros. Como resultado, os pesquisadores foram capazes de medir simultaneamente dois processos químicos envolvidos na fagocitose - acidificação e proteólise - dentro de um único fagossoma em maturação em tempo real. Eles identificaram que os fagossomas requerem um "lúmen ácido" para ativar as enzimas que digerem os patógenos encapsulados em seu interior, uma etapa crítica para evitar que os patógenos se reproduzam dentro das células imunes do hospedeiro.

p Eles também mostraram que o lipopolissacarídeo, um composto de açúcar encontrado nas membranas da parede externa de muitas bactérias, pode afetar a acidificação e proteólise em fagossomas.

p Compreender esses processos é especialmente importante em infecções bacterianas que evitam a resposta imunológica do corpo sequestrando um ou mais eventos no processo de maturação do fagossomo, frustrando a função protetora do fagossomo. Essas doenças incluem tuberculose, que é o principal assassino de doenças infecciosas do mundo, ceifando cerca de 1,5 milhões de vidas anualmente.

p "As partículas de Janus criadas neste estudo atuam como um sensor para detectar essas mudanças químicas dentro das células do sistema imunológico durante a degradação do patógeno, "Yu disse." Mas, mais amplamente, o trabalho mostra a viabilidade das partículas de Janus como uma ferramenta geral para monitorar várias reações dentro de uma célula, bem como destaca seu potencial para a detecção e diagnóstico de doenças infecciosas. "

p Os outros autores do estudo são Seonik Lee e Zihan Zhan, ambos assistentes de pesquisa de pós-graduação no laboratório de Yu em IU Bloomington.