Sciencemag.cz
Doporučujeme
V Brně se aktuálně vyrábí kryoelektronové mikroskopy Talos Arctica a Glacios – novinka pro biologické vzorky.
Výrazné vědecké posuny ve zkoumání viru paralyzujícího včely, virů HIV a ZIKA, klíčových proteinů ovlivňujících Alzheimerovu a Parkinsonovu chorobu, rakovinu, schizofrenii, ale také epilepsii, osteoporózu, obezitu nebo diabetes typu 2. Za všemi stojí kryo-elektronová mikroskopie – nová hvězda vědeckých laboratoří, oceněná letošní Nobelovou cenou za chemii.
Elektronové mikroskopy, s rozlišením až 10.000x lepším než mikroskopy využívající světlo, se dnes nenahraditelně podílejí na výzkumu většiny důležitých objevů a inovací. V živých vědách ale byly donedávna tyto přístroje použitelné jen omezeně. Vakuum v přístroji, nutné pro průchod fokusovaného elektronového paprsku, v případě vzorků živých věd obrazně řečeno udělá z kuličky hroznového vína rozinku. Co víc – biologické vzorky, citlivé na ozáření elektronovým svazkem, se mohou při delší expozici takříkajíc „uvařit“. Vzorek ztratí původní strukturu a vlastnosti, což vědecké zkoumání limituje.
Řešení přináší právě kryo-elektronová mikroskopie. „Biologické vzorky jsou v roztoku velmi rychle zmrazeny (vitrifikovány) na teplotu kapalného dusíku, tj. kolem -200⁰C. Voda v roztoku i vzorku nestačí vytvořit krystaly, a tak je biologický vzorek zachován v amorfním ledu, který připomíná svými vlastnostmi sklo. Biologické struktury jsou tak zachovány blízko svému přirozenému stavu a lze tak přesněji určit jejich strukturu a funkci v živých organismech,“ vysvětluje Daniel Němeček, aplikační inženýr společnosti Thermo Fisher Scientific, která elektronové mikroskopy v Brně vyvíjí a vyrábí.
Nedávné technologické pokroky umožnily elektronové kryo-mikroskopii dosáhnout atomového rozlišení a ne nadarmo byla tato metoda už v roce 2015 vyhlášena prestižním časopisem Nature experimentální metodou roku.
Kombinace různých metod vědcům umožní zkoumat nejen jednotlivý prvek, ale širší obraz, celý komplex biologického systému, případně interakci prvků. Když připočteme funkce, jako automatické snímání obrazu, softwarové aplikace umožňující 3D vizualizaci, neustálé zlepšování kontrastu, máme tady dveře otevřené k výzkumu biologických vzorků na atomární úrovni. Přesné pochopení mechanismů funkce klíčových proteinů v kontextu celého biologického systému pak umožňuje efektivnější a cílený vývoj léčiv nové generace.
Podobných kryo-elektronových mikroskopů je v laboratořích celosvětově zatím kolem 100. V Brně se aktuálně vyrábí Talos Arctica a nově Glacios – novinka pro biologické vzorky, představená před několika týdny společností Thermo Fisher Scientific na světové mikroskopické konferenci v americkém St. Louis. „Glacios je prvním kryo-elektronovým mikroskopem vyvinutým v brněnském týmu. Optimalizuje začlenění do existujících biologických laboratoří a umožňuje vědcům rychlejší a efektivnější analýzu neprobádaných vzorků,“ přibližuje novinku v portfoliu prozařovacích mikroskopů Petr Střelec, ředitel vývoje brněnského centra Thermo Fisher Scientific.
Raketový nástup kryo-elektronové mikroskopie velmi výmluvně odráží počet záznamů do EMDB – globálního portálu pro sdílení 3D modelů a map vytvořených elektronovými mikroskopy. Příspěvky za rok 2016 tvořily koncem loňského roku téměř čtvrtinu všech záznamů za dobu fungování databanky.
Nelze než doufat, že se trend „zmrazování“ co nejdříve projeví v praxi jako nové léčebné postupy.
