Cellen eten vaak vaste deeltjes, een proces dat fagocytose wordt genoemd. Onderzoekers gebruiken vaak synthetische nanodeeltjes om de ingewikkelde details van dit proces te begrijpen, maar deze lijken niet altijd op het voedsel waar cellen zich in de natuur van tegoed doen. Nu hebben onderzoekers biologische deeltjes van gecontroleerde grootte en vorm ontwikkeld die natuurlijk voedsel weerspiegelen en deze gecombineerd met beeldvorming met hoge resolutie om te begrijpen hoe cellen vervormen om hun voedsel in te pakken. De bevindingen kunnen licht werpen op de manier waarop cellen voedingsstoffen opnemen en reageren op vreemde indringers zoals bacteriën.

Wanneer ze worden geconfronteerd met een deeltje dat moet worden opgeslokt, sturen cellen pseudopoden (membraanuitbreidingen) uit om het te omarmen. Vervolgens ritsen ze de randen van de pseudopoden dicht om een ​​membraangebonden compartiment te vormen dat het voedseldeeltje omsluit.

Om dit proces gedetailleerder te bekijken, ontwikkelde het team twee soorten synthetische deeltjes die gemakkelijk konden worden onderscheiden met behulp van een microscopietechniek met hoge resolutie die bekend staat als 3D-gestructureerde verlichtingsmicroscopie. Deze techniek stelde de onderzoekers in staat om niet alleen de membraanwikkeling rond de deeltjes te visualiseren, maar ook om te kwantificeren hoeveel het membraan uitrekte om deeltjes van verschillende grootte en vorm te huisvesten. Ze ontdekten dat bolvormige deeltjes van dezelfde grootte het membraan meer uitrekken dan langwerpige deeltjes, waarschijnlijk omdat de kromming van het bolvormige deeltje meer membraan nodig heeft voor een volledige omhulling.

Het team observeerde ook ander gedrag dat aanwijzingen zou kunnen geven over hoe cellen onderscheid maken tussen verschillende soorten voedseldeeltjes. Normaal gesproken gebruiken cellen chemische receptoren op hun oppervlak om deeltjes te identificeren die het doelwit zijn van fagocytose. Het team merkte echter dat cellen efficiënter waren in het omcirkelen van voetbalvormige deeltjes dan bolvormige deeltjes, ongeacht de aanwezigheid van chemische signalen die normaal gesproken fagocytose zouden veroorzaken. Dit suggereert dat cellen fysieke eigenschappen, zoals vorm, kunnen gebruiken om zich op bepaalde soorten deeltjes te richten – informatie die ze zouden kunnen gebruiken om onderscheid te maken tussen eetbare moleculen en potentiële bedreigingen zoals binnendringende bacteriën.

De onderzoekers zeggen dat hun aanpak een nieuwe manier biedt om fagocytose te bestuderen met realistischere deeltjesvormen en -groottes dan voorheen mogelijk was. Ze zijn van plan hun methoden te gebruiken om te onderzoeken hoe membraangebonden compartimenten zich binnen cellen verplaatsen en hoe ze hun lading afleveren.