Új és olcsó képalkotási technológia a molekuláris biológiában

Amikor nem a mikroszkóp nagyít

Az új technika az expanziós vagy duzzasztásos mikroszkópiára épít, melynek során a biológiai szöveteket egy nagy vízmegkötő képességű anyaggal kezelik. Ezt aztán víz hozzáadásával felduzzasztják, ezáltal – mivel az eredeti szövet mérete, és vele együtt a vizsgált minta mérete is – a többszörösére növekszik, és olyan rejtett részek is láthatóvá válnak, amiket egyébként csak nagy teljesítményű és drága elektron-mikroszkópokkal lehetne vizsgálni. 

Az expanziós mikroszkópiát 2015-ben Edward Boyden professzor és csapata fejlesztette ki, melyhez egy hidrogél nevű anyagot használtak. Aztán 2017-ben a kutatócsoport dupla expanziót alkalmazva már képes volt 20 nanométeres felbontást elérni. Most pedig a hidrogél módosításával már a 10 nanométeres pontosság is megvalósítható.

Alacsony költség, nagy felbontás

2015 óta már a világ számos laboratóriumában használják az expanziós mikroszkópia módszerét, ami mutatja, hogy óriási szükség volt egy ilyen olcsó és könnyű nano-képalkotási módszerre. 

A korábban használt elektronmikroszkópok és szuperfelbontású képalkotó rendszerek magas ára miatt sok helyen egyszerűen nem voltak hozzáférhetőek. Boyden professzorék módszerével viszont elegendő egy fénymikroszkóp, mivel maga a vizsgálat tárgya növekszik meg. Ezáltal szükségtelen az extrém nagy felbontású nagyítás. 

A kezdetben használt hidrogélek korlátját az jelentette, hogy szerkezetük és sűrűségük nem teljesen egyenletes. Ez a szabálytalanság pedig kis torzulásokat okozhatott a minta alakjában duzzadás közben, ami rontja a vizsgálat pontosságát. A most kifejlesztett tetra-gél kiszámíthatóbb, rácsszerű szerkezetet alkot, ezáltal egységesebb. A tesztek igazolták, hogy 10 nanométeres pontossággal használható az új hidrogél. 

Egy szál molekula

A vizsgálatok során a módszert tesztelték emberi vese, illetve egerek agysejtjein is. A kutatócsoport azonban nem elégszik meg az elért eredménnyel, most azon dolgoznak, hogy még tovább javítsák a pontosságot. A végső céljuk, hogy ezzel a technikával képesek legyen egyetlen molekula szintjéig nagyítani az adott mintát. Ehhez próbálkoznak még hatékonyabb gél megalkotásán, de vizsgálják annak lehetőségét is, hogy milyen módosításokat lenne érdemes bevezetni a vizsgálati protokollban. 

Ez segíthet megérteni a sejtek közötti információs útvonalakat, az immunválasz és az ingerület átvitel működését, a gyógyszerek hatásmechanizmusát és sok más biológiai jelenséget. Ezeknek az ismereteknek pedig bizonyára fontos és pozitív hatása lesz az orvostudomány és a gyógyítás fejlődésére. 

A cikk szerzője: Papp Helga