Vědci v Praze vylepšili možnosti superrozlišovací mikroskopie!

Tým vědců z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR v Praze ve spolupráci s EPFL ve Švýcarsku vylepšil možnosti fluorescenční superrozlišovací mikroskopie, za níž byla v roce 2014 udělena Nobelova cena. Podle vedoucího výzkumu Marka Cebecauera může nová metoda významně posunout například chápání funkcí lidského imunitního systému nebo původ neurodegenerativních onemocnění. O nové metodě informoval vědecký časopis Nature Communications.

Foto: Zdroj OptiXs

Nově vyvinutá metoda využívající vlastnosti fluorescenční superrozlišovací mikroskopie (bSOFI) umožňuje sledovat procesy v buňkách či na jejich povrchu v rozlišení okolo 25 nanometrů (miliardtin metru). To je desetkrát ostřejší obraz než v případě standardní mikroskopie (viz obrázek dole). Metoda se zaměřuje na hustotu jednotlivých molekul v konkrétních lokalitách. V určitých aspektech nová metoda posouvá dosavadní hranice superrozlišovací mikroskopie, za níž byla v roce 2014 udělena Nobelova cena za chemii. „Zjednodušeně řečeno je to, jako bychom na satelitní fotografii lesa dokázali konečně rozeznat jednotlivé stromy. Samotná metoda je dosti složitá, ale v publikované práci ji dáváme volně k dispozici a začínáme pracovat na uživatelsky příjemném softwaru, aby mohla být hojněji využívána. Možnosti jejího využití jsou totiž široké,“ říká vedoucí týmu Marek Cebecauer Ph.D. z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského.

Porozumět bílým krvinkám

Novou metodu hodlá Marek Cebecauer jakožto biochemik využít ve výzkumu imunitního systému. „Zajímá nás funkce lymfocytů a obecně lidské imunity,“ vysvětluje. „Molekuly na povrchu lymfocytů, například bílých krvinek nejsou rozprostřeny náhodně. Objevujeme je ve shlucích. Ale proč? To nikdo přesně neví a existuje několik teorií, proč se tak děje. Sledováním ve vyšším rozlišení můžeme zjistit spoustu nových informací o organizaci molekul, které ovlivňují různé důležité procesy včetně funkce nebo nefunkce obranného systému našeho těla,“ věří.

Ve většině případů se lidská onemocnění vysvětlují ztrátou funkce nějaké důležité látky v našem těle a to hlavně z důvodů její nepřítomnosti nebo nedostatečné přítomnosti. Jindy je takové látky naopak moc. „V mnoha případech však tato vysvětlení selhávají. Proto se nabízejí jiné teorie a hypotézy, například narušení přesného seskupení konkrétních látek. Jenže o přesné lokalizaci látek v našem těle se toho ví zatím stále málo,“ vysvětluje Marek Cebecauer.

Důvodem je podle něj malá dostupnost vhodných metod pro studium molekul v buňkách s přesností v řádu nanometrů. Skupina Marka Cebecauera se zaměřuje právě na studium přesné lokalizace důležitých molekul v našem těle, konkrétně v imunitních a neurálních buňkách. „Snažíme se popsat vliv změn umístění konkrétních látek na funkci imunitního systému a rozluštit tak důvody nemocí, o kterých zatím moc nevíme. Pro svůj výzkum potřebujeme ty nejlepší zobrazovací metody,“ dodává k nově vyvinuté zobrazovací metodě.

Obr.: UFCH JH – Porovnání stávající a nové metody a rozlišení. Nahoře pro názornost, dole realita.

Pochopíme někdy Alzheimeru chorobu?

Zkoumání interakcí imunitních buněk s okolím na té nejelementárnější úrovni může vysvětlit, jak spolu celý tento složitý systém v našich tělech komunikuje a rozhoduje. „Může teoreticky pomoci pochopit zákonitosti vzniku a průběhu autoimunitních onemocnění nebo naopak nedostatečné imunitní reakce včetně rakoviny. Obzvláště nás zajímá vliv faktorů moderní společnosti, jako například zátěžový stres, na rozvoj psychických potíží,“ říká Cebecauer.

V neposlední řadě mluvíme podle vedoucího výzkumu o neurodegenerativních onemocněních, jako jsou Alzheimerova nebo Parkinsonova choroba. „Pro obě chybí vysvětlení jejich vzniku v ranějších stádiích života. Dosavadní výsledky směřují převážně k důsledkům, které však nepomáhají při návrhu léčby. Naší metodou by mělo být možné rozeznat změny uspořádání kritických látek účastných ve vývoji této nemoci, lépe je klasifikovat a sledovat, jak reagují na různé změny způsobené stárnutím organismu či zhoršujícím se životním prostředím,“ popisuje Cebecauer.

Vývoj nové zobrazovací metody byl interdisciplinární záležitostí. Na vzniku se podíleli biologové, biochemici i přední počítačoví odborníci včetně pracovníků Vysoké školy polytechnické (EPFL) ve švýcarském Lausanne a Ústavu molekulární genetiky AV ČR. Tým vědců nyní kromě aplikace metody na studium buněk a práce na vývoji příslušného softwaru usiluje o vývoj 3D varianty teto metody. Vše však záleží na grantech. „Potřebovali bychom k tomu novou optiku vyrobenou na míru a více supercitlivých kamer. Bavíme se přitom o částkách v řádu jednotek milionu,“ uzavírá Cebecauer. Naproti tomu výpočetní výkon současných počítačů stačí. Současné herní počítače s jejich grafickými kartami jsou podle Cebecauera dostatečné i pro studium funkcí lidského těla.

Rubriky:  Medicína Objevy
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce

Související články

Nahradí věda svalová vlákna nanotechnologiemi?

Nahradí věda svalová vlákna...

Českým vědcům se podařilo experimentálně dokázat do této doby pouze...
Čeští vědci vyvinuli látku chránící kůži před sluncem

Čeští vědci vyvinuli látku chránící...

Že je ultrafialové záření pro člověka hrozbou není žádnou novinkou. Této...
Praskání kloubů: Co způsobuje tento ošklivý zvuk?

Praskání kloubů: Co způsobuje...

S prokřupáváním kloubů se někdy setkal každý z nás. Jen málokdo se však zabýval...
Nové generace léků, které pomáhají cukrovkářům

Nové generace léků, které pomáhají...

Diabetes mellitus, nebo též cukrovku, znali již staří Egypťané, lze ji však...
Česko-americký tým pracuje na novém léku proti rakovině

Česko-americký tým pracuje na...

Vědecký tým složený z vědců Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR...
Olomoučtí vědci na jihovýchodní Moravě objevili a popsali nový typ parkinsonizmu

Olomoučtí vědci na jihovýchodní...

Unikátní objev učinili vědci z Lékařské fakulty Univerzity Palackého v...
Původce černého kašle je mistrem v manipulaci s imunitou. Čeští vědci ukazují proč

Původce černého kašle je mistrem v...

Bakterie způsobující černý kašel, onemocnění dýchací soustavy s potenciálně...
Mrkev zrak nezachrání, pravidelné oční kontroly ano

Mrkev zrak nezachrání, pravidelné...

Na 4. dubna připadá tradiční Mezinárodní den mrkve. Letos bude tento převážně...
Mlžné komory českých studentů dobývají svět

Mlžné komory českých studentů...

Studenti  ČVUT Ondřej Zbytek a Ondřej Svoboda před dvěma lety spolu s Valerym...
Světélkující potkani znamenají úspěšnou transplantaci lymfatických uzlin

Světélkující potkani znamenají...

Díky unikátním přístrojům Centra pokročilého preklinického zobrazování probíhá...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Hollywoodské proměny: Co herci museli podstoupit?

Hollywoodské proměny: Co herci...

Nejeden herec či herečka museli kvůli roli projít skutečně obří proměnou a třeba...
Pečeť moci: Jak se dostaly prsteny mužům na malíček?

Pečeť moci: Jak se dostaly prsteny...

Frank Sinatra si sundá boxerskou rukavici a protahuje si prsty. Na jeho malíčku...
Francouzská potupa: U Azincourtu dělostřelci zabili jediného Angličana!

Francouzská potupa: U Azincourtu...

Celkem pětkrát žádá anglický král Jindřich V. o ruku francouzské princezny...
Kde je ztracené bohatství drogového „Robina Hooda“?

Kde je ztracené bohatství...

Nechvalně proslulý drogový král a kdysi nejhledanější člověk na světě Pablo...
Divotvůrkyně Přeštická: Ronil obraz Bohorodičky slzy?

Divotvůrkyně Přeštická: Ronil...

Jedním z nejpodivuhodnějších obrazů České republiky je plátno, na kterém je...
Souboj nevěst: Kdo zvítězil v originální české soutěži o pohádkové věno?

Souboj nevěst: Kdo zvítězil v...

V sobotu večer proběhlo v Průmyslovém paláci na pražském Výstavišti finále...
Různé koutky světa, jeden dolar: Co za to koupíte?

Různé koutky světa, jeden dolar:...

Ve světe jsou různé cenové relace, za určitou sumu...
Rakovina: Proč vzniká a jak ji můžeme léčit? 

Rakovina: Proč vzniká a jak ji...

Bojí se jí úplně každý. Když zaútočí, nebere ohled na věk, společenské...
Odčinila křivdu na bratrancích Veverkových teprve výpověď pěti svědků?

Odčinila křivdu na bratrancích...

„Rádlo půdu jenom rozryje. Nedokáže ji obrátit. Jak se tedy v té udusané zemi má...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.