Technika obrazowania komórek może zmienić diagnostykę
Wyścig z czasem o opracowanie szczepionki na COVID-19 pokazał, jak duże znaczenie ma zrozumienie szlaków chorobowych. Jednym z obiecujących obszarów badań jest wczesna i szczegółowa identyfikacja zmian w strukturze komórek po wniknięciu do nich wirusa. Nowatorską technologią zdolną to uchwycić jest w tej chwili miękka mikroskopia rentgenowska (SXM). Mikroskop działa jak tomograf komputerowy, tyle że na poziomie komórkowym. „SXM jest naprawdę świetny“, mówi koordynatorka projektu CoCID(odnośnik otworzy się w nowym oknie) Nicola Fletcher z University College Dublin(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (UCD) w Irlandii. „Działa na pograniczu tego, co nazywamy mikroskopią świetlną, czyli zwykłą mikroskopią, a mikroskopią elektronową, która szczegółowo przygląda się pojedynczym aspektom komórki. Piękno SXM polega na tym, że bierze całą komórkę i przygląda się jej w najdrobniejszych szczegółach“. Problem polega jednak na tym, że oświetlenie wymagane dla miękkiego promieniowania rentgenowskiego wymaga obiektu wielkości stadionu piłkarskiego, zwanego synchrotronem. „Na świecie jest ich tylko sześć i są to urządzenia niezwykle trudno dostępne“, dodaje Fletcher.
Miniaturyzacja miękkiego promieniowania rentgenowskiego
Celem finansowanego przez UE projektu CoCID było zmierzenie się z tym wyzwaniem poprzez wykorzystanie rozwiązania opracowanego przez SiriusXT(odnośnik otworzy się w nowym oknie), spółkę spin-off UCD. Firma niedawno znalazła sposób na zminiaturyzowanie synchrotronu do małej komory, która może zmieścić się w laboratorium, zapewniając ten sam rodzaj miękkiego promieniowania rentgenowskiego, co synchrotron. Badacze z projektu CoCID obrali za cel dalsze udoskonalenie technologii i wykazanie jej skuteczności w obrazowaniu struktury komórek. Projekt dotyczył wirusów wywołujących zmiany strukturalne podczas infekowania komórek. W ramach konsorcjum swoje siły połączyli UCD, SiriusXT oraz różni europejscy eksperci w dziedzinie mikroskopii i wirusologii. „Powstało kilka grup, w ramach których badaliśmy wirusowe zapalenie wątroby typu E, SARS-CoV-2, wirusowe zapalenie wątroby typu C i zakażenia wirusem opryszczki“, wyjaśnia Fletcher. „Czy możemy poznać zmiany strukturalne zachodzące podczas infekowania komórek przez wirusy i czy możemy je odwrócić za pomocą leków? To były pytania, które chcieliśmy sobie zadać“.
Długoterminowe skutki chorób
Projekt CoCID pomógł udoskonalić i rozwinąć technologię opracowaną przez SiriusXT, zwiększając rozdzielczość i zbliżając technologię do poziomu synchrotronu. Co więcej, technologia SiriusXT została uzupełniona o mikroskopię świetlną. „Przy użyciu tej technologii, byliśmy w stanie scharakteryzować zmiany strukturalne komórek i zidentyfikować miejsca, które uległy głębokim zmianom po infekcji“, zauważa Fletcher. „To nowy sposób patrzenia na komórki zakażone wirusem“. Badaczom udało się na przykład uchwycić obrazy komórek po infekcji wirusowej. „Przyjrzeliśmy się również wpływowi terapii przeciwwirusowych“, mówi badaczka. „Komórki zainfekowane wirusem zapalenia wątroby typu C wyglądają jak małe złomowiska – są zawalone tym, co naszym zdaniem jest pozostałością po martwym wirusie. To rodzi wiele pytań, jak na przykład: co to oznacza dla zdrowia komórek w przyszłości i jakie mogą być długoterminowe skutki chorób takich jak COVID“.
Obrazowanie tkanek za pomocą SXT
Mikroskop SiriusXT służy obecnie w UCD, a kilka mikroskopów w fazie rozwoju jest dostępnych w zakładzie firmy w Dublinie. „W przyszłości będziemy chcieli bliżej przyjrzeć się praktycznym implikacjom tej technologii“, dodaje Fletcher. Pragnienie to doprowadziło do powstania finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie) projektu o nazwie NanoX, który rozpoczął się w czerwcu 2025 roku. Zamysłem tego projektu jest umożliwienie naukowcom wizualizacji złożonego środowiska chorych narządów i tkanek. „W tym projekcie skupiamy się na wirusowym zapaleniu wątroby typu E“, wyjaśnia Fletcher. „Chcemy spróbować zrozumieć, gdzie ten wirus replikuje się w organizmie, co będzie miało kluczowe znaczenie dla projektowania terapii przeciwwirusowych w przyszłości“.
