טכניקה חדשה מספקת תצוגה חסרת תקדים בתוך מרכז הבקרה של התא

גרעין התא נחשב למרכז הבקרה של תהליכים תאיים חיוניים, אך תכונותיו החומריות ממשיכות להפתיע מדענים. צוות מחקר בינלאומי בראשות MedUni Vienna פיתח כעת טכניקה חדשה המספקת תצוגה בלתי מושגת בעבר של המאפיינים המכניים בתוך מרכז בקרה זה. לראשונה, ניתן היה לדמיין לאורך זמן את המאפיינים המבניים הדינמיים המיוחדים שלו בתאים חיים, שנראים חיוניים לתפקוד התא. תוצאות המחקר, שפורסמו לאחרונה בכתב העת המוביל "Nature Photonics", יכולות לתרום להבנה טובה יותר של התהליכים הבסיסיים של החיים.

חוקרים התעניינו זה מכבר בתכונות המכניות של גרעין התא. ידוע כי אלו חייבים להיות מווסתים היטב כדי שהתא יתפקד כראוי וכי הם יכולים להשתנות במהלך מחלות שונות. ידוע גם שגרעין התא יכול להתנהג הן כנוזל והן כמוצק, אך לא ברור כיצד תכונות אלו יכולות להוביל לתהליכים חיוניים כגון ארגון מחדש בתוך הגרעין במהלך חלוקת התא או סנכרון מהיר ויעיל ביותר של תהליכים. באזורים שונים של הגרעין.

מבנה דינמי מאוד מומחש

צוות המחקר בראשות Kareem Elsayad מהמרכז לאנטומיה וביולוגיה של MedUni Vina (חלק מאשכול ההדמיה הרפואית ב-MedUni Vienna) התקרב כעת לענות על שאלות כמו אלה. המדענים פיתחו טכניקה שבאמצעותה ניתן לצלם תכונות מכניות מורכבות בגרעין התא, בתאים חיים לאורך זמן. השיטה מבוססת על תהליך הנקרא "פיזור אור ברילואין", המודד את פיזור האור מרעידות תרמיות הנמצאות כל הזמן בדגימה. ניתן להשתמש בספקטרום האור המפוזר כדי לחשב את הגמישות והצמיגות של דגימה בכיוון שבו האור מתפזר. על ידי מדידת זאת מכל הזוויות בו-זמנית, הצליחו המדענים ליצור מפות מרחביות של גרעין התא החושפות כיצד המבנה המכני שלו משתנה לאורך זמן. הם גילו שהוא לא רק דינמי מאוד אלא גם בעל סדר משונה ארוך טווח שעשוי להיות אחראי לסנכרון תהליכים בגרעין.

הבנת התפתחות מחלות

מה שאנחנו יכולים לדמיין עם הטכנולוגיה שלנו הוא מרתק ובמובן מסוים פורץ דרך. המאפיינים יוצאי הדופן שאנו רואים נותנים לנו קצת תובנות לגבי האופן שבו גרעין התא מסוגל לסנכרן תהליכים חיוניים בצורה כל כך מהירה ויעילה, ובצורה כל כך מכוונת, למרות שבדרך כלל נראה כמו רק מרק חם מבולגן".

כרים אלסיאד, מנחה לימודים

התוצאות יכולות גם לתרום להבנה פיזית טובה יותר של אנומליות פתולוגיות הקשורות לשינויים בתהליכים גרעיניים. מחקרים עתידיים המשתמשים בטכנולוגיה החדשה צפויים להתבסס על ממצאים אלה, למשל, כדי להבהיר את השחקנים המולקולריים המרכזיים ואת הגורמים הסביבתיים העומדים בבסיס התכונות המכניות והמבניות המוזרות של גרעיני התא.