Nový mikroskop sleduje molekulární pochody v buňkách

Mikroskop v laboratoři / foto archiv J. Lazara

Nově vyvinutá technologie staví na pokročilém druhu optického mikroskopu, tzv. dvoufotonovém mikroskopu. U dvoufotonových mikroskopů je biologický vzorek osvětlován pomocí silného infračerveného laseru způsobem, který umožňuje trojrozměrnou prostorovou lokalizaci fluoreskujících molekul (tj. molekul vyzařujících světlo, pokud jsou samy osvětleny světlem o vhodné vlnové délce). Fluorescentní látky jsou v současnosti v biologii často využívané k vizualizaci jinak nebarevných biologických molekul. Současné zlepšení spočívá v uzpůsobení použitého laserového svazku tak, aby jeho světelné vlny oscilovaly střídavě v různých, přesně definovaných směrech (polarizacích). Toto uzpůsobení umožňuje využít dvoufotonového mikroskopu k zjišťování nejen toho, kde se fluorescentní molekuly nacházejí, ale i jak jsou orientovány.

Obrázky buněk získané nově vyvinutým mikroskopem. Změny tvarů molekul v buňce se projevují změnami červeného/žlutého/zeleného zabrvení buněk / foto archiv J. Lazara

Současný výzkum ukázal, že z informací o orientaci fluorescentních značek připevněných k molekulám zvolené bílkoviny lze vyvodit informace o struktuře těchto bílkovinných molekul, přímo v živých buňkách a tkáních. Protože se struktura během činnosti molekul často mění, umožňuje nový mikroskop detekovat, zda v buňkách probíhá určitý molekulární proces či ne. Do budoucna by tak mohl sloužit k objevování nových léčiv, která tyto pochody ovlivňují. Kromě farmaceutického průmyslu přispěje mikroskop také k porozumění tomu, jak buňky a celé organismy fungují. Jako obzvlášť zajímavá oblast uplatnění nového mikroskopu se jeví možnost vidět elektrické signály putující v jednotlivých neuronech v mozku. Uspořádání a aplikace nového mikroskopu jsou v současnosti chráněny českým patentem, a je vyvíjeno úsilí o patentovou ochranu na mezinárodní úrovni a o komerční uplatnění.

Současná publikace výsledků je vyvrcholením desetiletého úsilí hlavního autora publikace Josefa Lazara, jež začalo během jeho působení na Columbia University v USA a pokračovalo v jeho týmu na Ústavu nanobiologie a strukturní biologie CVGZ AV ČR a na Jihočeské univerzitě v Nových Hradech a Českých Budějovicích.

Kontakt: Josef Lazar, Ph.D., Ústav nanobiologie a strukturní biologie CVGZ, v.v.i., Akademie věd České republiky