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.

Vědci objevili typ látek, který snáze přepraví nukleové kyseliny různé délky

Nový typ látek, které zvládnou bezpečně přepravit do buněk různé typy nukleových kyselin, objevili vědci z Ústavu organické...

Ilustrační foto.

Nový přístup vědcům umožní snadnější zkoumání parazitických prvoků

Vědci z Česka upravili metodu expanzní mikroskopie tak, aby s ní mohli studovat i malé buňky parazitických prvoků. To usnadní...

SpaceX vyslala čtyřčlennou civilní posádku na oběžnou dráhu kolem Země.

SpaceX vyslala čtyřčlennou civilní posádku na oběžnou dráhu kolem Země

Raketa Falcon 9 společnosti SpaceX ve čtvrtek z Kennedyho vesmírného střediska na Floridě vynesla na oběžnou dráhu loď Crew...

Ilustrační foto.

Česko je v kvalitě digitálního prostředí na 28. místě, meziročně si polepšilo

Česká republika je co do kvality digitálního prostředí na 28. místě na světě, proti loňsku si polepšila o čtyři příčky. Vyplývá...

Ilustrační foto.

Čeští vědci vyvinuli metodu, která odhalí riziko vážného průběhu covidu

Diagnostickou metodu, která odhalí, zda člověku s covidem-19 hrozí těžký průběh nemoci, vyvinuli vědci z 1. lékařské fakulty...

Ilustrační foto.

Čeští vědci vyvinuli test k rychlému určení účinných protilátek proti covidu

Vědci z Česka vyvinuli test, který umí rychle určit hladinu ochranných protilátek proti koronaviru a odlišit je od těch, které...

Ilustrační foto.

Británie chce umožnit skladovat zmražená vajíčka až 55 let

Britská vláda navrhne, aby reprodukční kliniky mohly budoucím rodičům skladovat jejich zmražená vajíčka a spermie až po dobu 55...

Ilustrační foto.

Vakcíny proti covidu-19 snižují riziko dlouhého covidu téměř dvojnásobně

Dokončené očkování proti covidu-19 snižuje téměř o polovinu riziko onemocnění, které by trvalo déle než 28 dní.

Jeskyně Balcarka, figurína, model, pračlověk (ilustrační foto).

Výzkum genomů z území Čech přinesl poznatky o migraci v pravěku

Překvapivé poznatky o migraci v pravěké Evropě přinesl výzkum genomů 271 lidí žijících na území Čech před 7000 až 3500 lety.

Ilustrační foto.

Změny klimatu způsobí v západní Evropě i více extrémních srážek, obávají se vědci

Změny klimatu činí až devětkrát pravděpodobnějšími extrémní srážky podobné těm, které v červenci vedly k záplavám v Německu,...

Ilustrační foto.

Vědci vyvinuli metodu pro citlivější diagnostiku hluboko v tkáních

Nový typ zobrazovací metody by v budoucnu mohl diagnostikovat nádory a fibrózy hluboko v tkáni, aniž se poškodí.

Ilustrační foto.

Je pravděpodobné, že do roku 2050 bude v létě Arktida bez ledu

Pondělní zpráva Mezivládního panelu pro změny klimatu (IPCC), který působí při OSN, podle polární vědkyně Marie Šabacké přinesla...

Profesor Ústavu informatiky a umělé inteligence Fakulty aplikované informatiky zlínské univerzity Roman Jašek představil 5. srpna 2021 novinářům inteligentní robotický systém, který bude ve sklenících s rajčaty analyzovat jednotlivé rostliny. Bude schopen vyhodnotit produkci, včas odhalí potenciální škůdce.

Inteligentní robotický systém předpoví sklizeň rajčat i odhalí škůdce

Vědci z Ústavu informatiky a umělé inteligence Fakulty aplikované informatiky zlínské univerzity vyvíjejí ve spolupráci se...

Ilustrační foto.

Blíží se maximum Perseid, podmínky pro pozorování budou skvělé

V těchto dnech stoupá aktivita oblíbeného meteorického roje Perseidy. Letos pro jejich vyhlížení nastanou skvělé podmínky, nebude...

Ilustrační foto.

Vážné onemocnění covidem může podle vědců způsobit pokles inteligence

U lidí, kteří prodělali nemoc covid-19, je pravděpodobnější zhoršení výsledků inteligenčních testů a nejhorší dopady na rozumové...

Ilustrační foto.

Ideální rozestup mezi dávkami vakcíny Pfizer je osm týdnů, tvrdí britští vědci

Ideální rozestup mezi oběma dávkami proticovidové vakcíny firem Pfizer a BioNTech je osm týdnů, řekli serveru BBC News autoři...

Ilustrační foto.

Studie vědců má pomoci zmapovat problémy po covidu

Nová studie vědců z Národního ústavu duševního zdraví (NUDZ) má pomoci zmapovat neurologické a spánkové problémy po prodělání...

Ilustrační foto.

Miliardář a vizionář Elon Musk chce vyslat lidi na Mars

Své vize mění ve skutečnost. Americko-kanadský podnikatel jihoafrického původu Elon Musk se podílel na vzniku internetového...

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.

další zprávy

Titulní strana Standardní písmo Větší písmo

Tmavé zobrazení
Přepnout na plnou verzi