Supernowoczesne urządzenie do obrazowania
Zrozumienie sposobu funkcjonowania komórek wymaga nie tylko znajomości molekularnej budowy komórki, ale także czasowo-przestrzennych wzajemnych zależności pomiędzy poszczególnym jej elementami. Aby ułatwić badanie żywych komórek, naukowcy zdecydowali się połączyć techniki mikroskopii odwróconej i mikroskopii sił atomowych (AFM, Atomic Force Microscopy). Podczas gdy mikroskop odwrócony pozwala zwizualizować wnętrze komórki, mikroskop AFM zapewnia rozdzielczość w skali nanometrycznej, co ułatwia badanie mechanicznych interakcji między elementami błony komórkowej. Z kolei pęseta optyczna (OT) umożliwia dalsze obserwacje interakcji molekularnych wewnątrz komórki. Celem projektu SMW (Single molecule workstation) było zintegrowanie wszelkich możliwych funkcji tych uzupełniających się technologii w jedną, ujednoliconą koncepcję stanowiska do badań oddziaływań molekularnych. Proponowane oprzyrządowanie składało się z mikroskopu odwróconego (ILM, Inverted Light Microscope), mikroskopu AFM oraz pęsety OT. Łącząc te ultraczułe techniki mikroskopowe we wspólną platformę, partnerzy pragnęli otworzyć zupełnie nowe horyzonty w dziedzinie molekularnych badań biologicznych. Opracowana aparatura pozwala przeprowadzać jednocześnie topografię powierzchni przy użyciu mikroskopów AFM o wysokiej rozdzielczości, badanie rozprowadzenia cząsteczek komórkowych przy użyciu udoskonalonego mikroskopu ILM oraz pomiar sił oddziaływań molekularnych z użyciem ultraczułych pęset OT. Jako uzupełnienie powyższych metod naukowcy zastosowali nanospektroskopię fototermalną (PTNS) do badania właściwości spektroskopowych materiału komórkowego przy zachowaniu wysokiej rozdzielczości przestrzennej, dzięki czemu stację można wykorzystywać również do analizy chemicznej struktur podkomórkowych. Stanowisko do badań powstało z myślą o zintegrowaniu technologii AFM i ILM w kontekście mechanicznym, optycznym i elektronicznym. Dodatkowo zespół SMW stworzył oprogramowanie umożliwiające obsługę tych technologii z poziomu interfejsu użytkownika. Dzięki zintegrowaniu w jednym oprogramowaniu wszystkich modułów funkcjonalnych systemu wymiana i kontrola pomiarów odbywają się w czasie rzeczywistym i z zachowaniem wysokiego poziomu synchronizacji. Partnerzy projektu zbudowali prototyp połączonego stanowiska AFM-ILM i przetestowali jego zastosowanie w wykrywaniu raka oraz aktywacji immunologicznych limfocytów T. Zoptymalizowana platforma SMW zapewnia wyjątkową możliwość jednoczesnego badania wewnętrznych i zewnętrznych elementów komórki w wysokiej rozdzielczości. Znalezienie dla niej zastosowań po zakończeniu projektu z pewnością pozwoli dokonać przełomowych odkryć w dziedzinie nauk przyrodniczych, dostarczając nowych informacji o biologii molekularnej żywych komórek i złożonych procesach biomolekularnych, które to informacje są obecnie niedostępne.
Słowa kluczowe
Komórki, mikroskop sił atomowych, SMW, mikroskop odwrócony, biologia molekularna
