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

Objevení dosud neznámého rostlinného druhu

Objevení dosud neznámého...

Českým biologům z Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého (UP)...
Císařských řezů přibývá. Někdy je to zcela zbytečný zásah do těla

Císařských řezů přibývá. Někdy je to...

Za posledních patnáct let se počet provedených císařských řezů ve světě...
Riziko nákazy meningokokovým onemocněním je s nástupem do škol vyšší

Riziko nákazy meningokokovým...

Invazivní meningokoková onemocnění jsou závažná a nevyzpytatelná, i přes včasně...
Pacientům po transplantaci pomůže mikroflóra

Pacientům po transplantaci pomůže...

Se vskutku překvapivými výsledky přišli vědci z University of Maryland, kteří...
Meteorit sloužil jako zarážka dveří!

Meteorit sloužil jako zarážka...

Po 80 let se na farmě v Edmore v Michiganu používal desetikilový kámen...
Jaké je využití buněk z pupečníkové krve?

Jaké je využití buněk z...

Buňky z pupečníkové krve mají široké využití. Nejen že pomáhají autistům, ale také...
Střevní elektrické generátory

Střevní elektrické generátory

V našich střevech byla potvrzena existence bakterií,  které vydávají...
Rakovina prsu? Podpora blízkých pomáhá, dokazují příběhy žen

Rakovina prsu? Podpora blízkých...

Rakovina prsu je u nás nejčastějším zhoubným onemocněním u žen, ročně jí v ČR...
Afrika chce skoncovat s malárií

Afrika chce skoncovat s malárií

Malárie je infekční onemocnění, přenášené kousnutím samičky komára rodu...
Co se podařilo objevit Čechům pod ledem v Antarktidě?

Co se podařilo objevit Čechům pod...

Na Zemi je potvrzeno přes 170 impaktních kráterů různých velikostí a stáří...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Jaké bude mít lidstvo k dispozici supertechnologie v roce 2040?

Jaké bude mít lidstvo k...

Člověk, který žil v roce 1914, by asi valil oči, kdybychom ho vzali...
Válčilo se o vodu už ve starověkém Sumeru?

Válčilo se o vodu už ve...

„Já to tak nenechám,“ rozčiluje se lagašský vládce Eannatum, když zjistí, že...
VIDEO: Tajná místa ukrytá ve známých stavbách

VIDEO: Tajná místa ukrytá ve...

Město Paříž je jednou z nejnavštěvovanějších destinací nejen v Evropě,...
Pitky Keltů: Čím více vypiješ, tím výše na společenský žebříček se dostaneš!

Pitky Keltů: Čím více vypiješ, tím výše...

Pokud byste chtěli v době železné mezi Kelty zazářit, stačilo by použít strategii,...
Podnikatelský rod Škodů: Proč je Češi obvinili z kolaborace?

Podnikatelský rod Škodů: Proč je...

Z malé dílny o 33 zaměstnancích vytvoří zakladatel rodu za 30 let svého působení...
Hostie: Oplatka s vyšším poselstvím!

Hostie: Oplatka s vyšším...

Po světě kráčí miliony věřících. Ani jeden z nich si však bez ní neumí bohoslužbu...
Yellowstonský supervulkán: Pod povrchem Země tiká bomba!

Yellowstonský supervulkán: Pod...

Yellowstonský supervulkán nacházející se ve Skalnatých horách byl zaměřen a...
Amazonský prales skrývá neznámé kultury!

Amazonský prales skrývá neznámé...

Od počátku epochy objevitelských cest uplynulo přes půl tisíciletí. Za tu...
Jaké věci nikdy nesdílejte s ostatními?

Jaké věci nikdy nesdílejte s...

U věcí, které byste nikdy nepůjčili svému kamarádovi,...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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