Tým z Česka vyvinul novou metodu pro výzkum molekul biologických vzorků

Ilustrační foto.

Tým z Česka vyvinul metodu, která umí poskládat třírozměrný hologram několika molekul biologického vzorku. Patentovaný postup ovládnutí šíření světla a jeho využití v novém optickém mikroskopu vědci popsali ve studii, kterou publikoval prestižní časopis Nature Communications. Vědci k práci se vzorkem využili vysokorychlostní mikroskop. Akademie věd ČR (AV) o studii informovala v tiskové zprávě. Na výzkumu, jehož výsledkem je rozpohybovaný hologram v počítači, spolupracovali vědci z Ústavu fotoniky a elektroniky AV (ÚFE) a Biotechnologického ústavu AV.

"Tato práce navazuje na náš dlouhodobý výzkum velmi citlivých mikroskopických metod, které nám umožňují zobrazovat v optickém mikroskopu detaily biologické hmoty na úrovni jednotlivých molekul a sledovat jejich pohyb a funkci," napsal vědec Marek Piliarik. Výzkumník vede na ÚFE skupinu Nano-optika. Nyní podle Piliarika tým dokázal zachytit nejen velmi malý zlomek světla, který se na dané biologické struktuře rozptýlí, ale také velmi přesně určit takzvané fázové zpoždění, se kterým tento zlomek světla dorazí k detektoru. "Díky tomu dokážeme přesně změřit, nejen kde se pozorovaná molekula nachází v ploše pozorovaného vzorku, ale i v jaké hloubce se molekula ve vzorku nachází. A protože to dokážeme změřit velmi rychle, získáváme velmi přesnou, na nanometr přesnou, třírozměrnou dráhu její činnosti," popsal Piliarik.

Jednotlivé molekuly, pracující třeba na dělící se buňce, se zpravidla nepohybují přesně v rovině zaostření mikroskopu, a pozorování takových procesů tedy byla dlouho pro vědce výzva. Čím menší detaily výzkumníci pozorují, tím rychleji se vzorek pod mikroskopem mění. Rychlost, kterou bylo nutné zaostřovat na pohybující se molekuly, při práci podle AV více než stonásobně převyšovala možnosti nejlepších modulátorů světla. A právě toto omezení vědci z Česka vyřešili novou technologií prostorového modulátoru světla.

Technologii řídí rychlý zápis teplotního profilu do vrstvené plochy modulátoru. Teplotním efektům, spojeným s nežádoucími projevy, například mechanickou nestabilitou či pomalou odezvou, lze podle vědců předejít uzavřením teplotních změn do mikroskopických struktur a zajištěním dostatečného odvodu tepla. Vědec Hadrien Robert a jeho kolegové tak nakonec předvedli novou generaci prostorového modulátoru světla, který pracuje s odezvou pouhých 70 mikrosekund. A ukázali, že je možné ho vyžít k sestavení třírozměrného obrazu biologických struktur dosahujících pouhých desítek nanometrů.

Na metodě pro přesnější zprostředkování polohy jednotlivých molekul měl podle Piliarika velkou zásluhu právě Robert. Piliarik uvedl, že nová metoda může najít uplatnění napříč obory od vědeckých mikroskopů, teleskopů až po spotřební elektroniku.

Využití v optických zobrazovacích zařízení, hlavně při pozorování dynamických procesů a funkcí živých soustav, podle odborníků dovoluje jak rychlost odezvy a absence nežádoucího rozptylu, tak i stabilita metody. S kolegy z Biotechnologického ústavu proto Piliarikův tým pomocí této technologie popsal činnost proteinu důležitého pro dělení buněk.

"Mikrotubuly patří k nejdynamičtějším součástem buněk, které zprostředkovávají jejich pohyb i dělení. V těchto procesech hraje klíčovou roli protein, značený jako Ase1, který proplétá mikrotubuly mezi sebou. Jeho neustálý rychlý pohyb nás však vždy fascinoval a bylo velmi obtížné jej detailně popsat a pochopit," popsal Zdeněk Lánský, který vede skupinu zaměřenou na výzkum strukturních proteinů a jejich komplexů. Nová studie tak osvětlila, jak protein Ase1 zdolává třírozměrné sítě mikrotubulů. V rámci další spolupráce pak oba týmy chtějí popsat tuto buněčnou mechaniku v ještě větším detailu.

Tým Nano-optika byl založen v roce 2016. Od té doby se podle Piliarika jeho členové soustředí na experimenty s extrémní citlivostí, které by ještě před 10 lety "zněly jako z říše snů". "Nápadem zpracovat komplexní třírozměrný hologram biomolekulárních vzorků se zabýváme od roku 2019 a provozní omezení laboratorních prací v posledním roce nám pomohla vyvinout i nové metody zpracování velkého množství video záznamů z našich měření," dodal vědec.

Ohledně dalších plánů Piliarik napsal, že ho a jeho kolegy dlouhodobě fascinuje "molekulární mašinerie", která udržuje život v běhu a zprostředkovává základní pochody jako dělení buněk, pohyb nebo buněčnou smrt.

Tým také podle jeho slov usiluje o převody nově vyvinutých technologií na špičková pracoviště ve světě. "Nadále nás ale nejvíc baví dělat experimenty, které by dnes nikoho nenapadlo, že jsou udělatelné, a přesně na těch pracujeme," uzavřel vědec.

Foto: pixabay.com/alexraths

Autor: ČTK



Čtěte dále

Ilustrační foto.

Množství kyslíku ve sladkovodních jezerech rychle klesá, varují vědci

Množství kyslíku ve sladkovodních jezerech mírného pásu po celém světě rychle klesá. Z velké části to způsobuje změna klimatu.

Ilustrační foto.

Vědci umějí prodloužit život myší o 23 procent, myslí si, že to dokážou i u lidí

Izraelským vědcům se podařilo prodloužit život myší o 23 procent a doufají, že použitá metoda by mohla fungovat i u lidí.

První čtyřnohý robot americké společnosti Boston Dynamics byl představen 25. května 2021 na tiskové konferenci Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze.

Tým z ČVUT získal robota, který zvládne schody, nyní mu vylepšují vnímání

Čtyřnohého robota, který bezpečně zvládne zdolat schody i další překážky v náročném terénu, nedávno získal tým robotiků na...

Ilustrační foto.

Akademici založili školu doktorských studií, pomůže studentům přírodních věd

Podpořit vzdělávání doktorandů má nově založená Škola doktorských studií v přírodních vědách. Cílí také na větší zapojení...

Ilustrační foto.

Vědci navrhli, jak zlepšit poruchu řeči u pacientů s Parkinsonovou chorobou

Tým brněnských neurovědců přišel s metodou, jak zlepšit poruchu řeči u pacientů s Parkinsonovou chorobou.

Ilustrační foto.

Podle vědecké simulace srážce s planetkou bomba nezabrání

Vědci americké vesmírné agentury NASA a Evropské kosmické agentury (ESA) při počítačové simulaci hrozby srážky Země s velkou...

On-line diskuse na téma Evropská vize pro umělou inteligenci 2021.

Evropská vize pro umělou inteligenci 2021

Evropští vědci zapojení do čtyř sítí excelentních center AI napříč Evropou připravili pro veřejnost dvouhodinovou sérii diskuzí....

Ilustrační foto.

Umělou inteligenci v EU využívá sedm procent firem, v Česku méně

Umělou inteligenci loni v zemích Evropské unie využívalo sedm procent firem, které mají alespoň deset zaměstnanců. Uvedl to dnes...

Ilustrační foto.

Čeští vědci se podíleli na přípravě protilátek na klíšťovou encefalitidu

Mezinárodní vědecký tým, jehož členy byli i zástupci českobudějovického biologického centra a brněnského Výzkumného ústavu...

Ilustrační foto.

Těžká voda chutná lidem sladce, letitý spor se uzavírá, zjistili vědci

Tým vědců s českým vedením provedl experimenty, které potvrdily, že těžká voda lidem chutná sladce. Podle odborníků byl ohledně...

Ilustrační foto.

Vědci vyvinuli novou protinádorovou látku, zabraňuje metastazování

Novou protinádorovou látku vyvinul vědecký tým z Česka. Látka nazvaná mitoDFO využívá toho, že nádorové buňky potřebují více...

Ilustrační foto.

Olomoučtí vědci s kolegy vyvinuli ultramalé a vysoce účinné solární pece

Olomoučtí vědci společně se zahraničními kolegy vyvinuli ultramalé a vysoce účinné solární pece. Využít se dají například pro...

Ilustrační foto.

Zažímalová: Priority jsou růst rozpočtu i přenos znalostí k praxi

K prioritám pro následující roky patří nárůst rozpočtu Akademie věd ČR (AV) i přenos poznatků výzkumů do praxe. Některé ústavy AV...

Ilustrační foto.

Počet nových případů covidu by měl klesnout na 1400 denně

Počet nových případů covidu-19 by měl podle vědců z iniciativy Sníh klesnout zhruba na 1400 denně, tedy 100 na 100 tisíc obyvatel.

Ilustrační foto.

Vakcína proti covidu-19 byla uvedena na trh v rekordním čase. Proč to nejde s jinými léčivy?

Vakcína, jejíž úlohou je zastavit celosvětovou pandemii, se dostala na trh v rekordně krátkém čase. Dá se však tento efektivní...

Ilustrační foto.

ČVUT vyvíjí čističku vzduchu s novým typem filtru proti virům

Na filtračním materiálu, který lze sterilizovat elektrickým proudem, se zakládá koncept čističky vzduchu vyvíjené na ČVUT.

Ilustrační foto.

Ztráta čichu je předzvěstí mírného průběhu covidu-19, prokázal výzkum

Ztráta čichu patří mezi nejznámější příznaky nemoci covid-19, podle mezinárodní studie vydané tento měsíc je ale také předzvěstí...

Ilustrační foto.

Vědci přeložili dokument o roli aerosolu v šíření covidu

O šíření koronaviru aerosolem i vhodných ochranných prostředcích, pojednává dokument, který z německého originálu přeložili čeští...

Ilustrační foto.

Dvě roušky na sobě příliš účinné nejsou, zjistil superpočítač

Nošení dvou zdravotnických roušek nezvyšuje výraznějším způsobem ochranu před šířením virů v porovnání se správně nasazenou...

Ilustrační foto.

Čeští vědci spolupracují na vývoji nového světelného systému

Na vývoji nového hybridního světelného systému na bázi grafenu budou spolupracovat vědci z Akademie věd ČR.

další zprávy

Titulní strana Standardní písmo Větší písmo

Tmavé zobrazení
Přepnout na plnou verzi