Search
מדעני USC מפתחים מודל אורגנואידים במוח הראשון של המוח הקטן עם נוירונים פונקציונליים

שיטה חדשה מאפשרת הדמיה מרובה צבעים סימולטנית עם חלבונים ביולוגיים

הדמיה של תאים חיים עם חלבונים פלואורסצנטיים היא כבר זמן רב טכניקה חיונית להבנת ההתנהגות הסלולרית. בעוד שחלבונים ביולוגיים מציעים מספר יתרונות על פני חלבונים ניאון, הזמינות המוגבלת של גרסאות צבע הקשתה על צפייה במספר מטרות בו-זמנית. כעת, חוקרים מ-SANKEN (המכון למחקר מדעי ותעשייתי) באוניברסיטת אוסקה פיתחו שיטה פורצת דרך להרחיב את פלטת הצבעים של חלבון ביולוגי ל-20 צבעים ברורים, המאפשרת הדמיה מתקדמת בו-זמנית מרובה צבעים.

תאים הם אבני הבניין הבסיסיות של החיים. הבנת אופן פעולתם חיונית להתקדמות במדעי הביולוגיה, הרפואה וגילוי התרופות. טכניקות תיוג אופטי מאפשרות למדענים לצפות בהתנהגות התא, לעקוב אחר גורל התא ולזהות תאים בעלי תכונות ספציפיות. בעוד שחלבונים ניאון נמצאים בשימוש נרחב למטרות אלו, חלבונים ביולוגיים צוברים פופולריות בשל היתרונות הייחודיים שלהם.

Bioluminescence, פליטה טבעית של אור על ידי אורגניזמים חיים, מופעלת על ידי תגובה כימית המזוזת על ידי אנזים, בדרך כלל לוציפראז, הפועל על מצע ביולוגי. בניגוד לחלבונים ניאון, חלבונים ביולוגיים אינם דורשים אור חיצוני לעירור, הימנעות מבעיות כמו פוטו-רעילות ותאורת רקע. עם זאת, השימוש בהם הוגבל על ידי המספר הקטן של הצבעים הזמינים. שימוש בצבעים ברורים וניתנים להבחין בהם הוא חיוני לעקוב אחר מטרות מרובות בו זמנית.

בעבר, סדרה של חמישה צבעים של תוויות ביולוגיות נוצרה על ידי צימוד אחד מהלוציפראזות הבהירות ביותר, NanoLuc, עם חלבון ניאון. טכניקה זו ממנפת את העברת האנרגיה במצב נרגש מהמצע לחלבון הפלורסנטי, ומשנה את צבע הביו-אורסצנטי. אמנם יעיל, אבל לוח חמישה צבעים זה לא הספיק לצרכי הדמיה מורכבים יותר. החוקרים מאוניברסיטת אוסקה התמודדו כעת עם האתגר הזה על ידי הרחבת פלטת הצבעים הביו-אורניזנטית ל-20, מה שעשה קפיצת מדרגה משמעותית בטכנולוגיית הדמיה מרובת צבעים.

במקום למזג את NanoLuc עם חלבון ניאון בודד, איחונו אותו עם שניים. גישה זו אפשרה לנו גישה למגוון רחב הרבה יותר של צבעי ביולוגים על ידי כוונון עדין של השילובים של חלבונים ניאון."

Mitsuru Hattori, מחבר ראשי

החוקרים השיגו אבן דרך יוצאת דופן עם תוויות החלבון הביולוגיות החדשות שלהם. הם צילמו תמונה של תערובת של תאים המבטאים את כל 20 החלבונים הביו-אורניים, השתמשו בתוויות כדי לדמיין רכיבים תת-תאיים מובהקים, ואפילו הדגימו את יכולתם בעכברים חיים. בנוסף, הם ביצעו בהצלחה תצפיות זמן-lapse של התנהגות תאים במשך מספר שעות, ובו זמנית עקבו אחר שבע תוויות נפרדות.

"מה שבאמת מרגש הוא שיכולנו לזהות את כל 20 הצבעים בו זמנית ללא כל פיגור זמן, באמצעות מצלמת סמארטפון רגילה", מסביר הסופר הבכיר Takeharu Nagai. "החידוש הזה עושה את זה קל יותר וחסכוני יותר לנטר מספר יעדים או לעקוב אחר תאים בודדים בתוך אוכלוסייה."

לצבעים ביולוגים שפותחו לאחרונה יש פוטנציאל לחולל מהפכה במעקב אחר גורל התא, ומציעים תובנות לגבי האופן שבו תאים מתפתחים לסוגי תאים ספציפיים וזיהוי תאים בעלי תגובות ייחודיות לתרופות. פריצת הדרך של הצוות בהדמיה ביולוגית פותחת דלתות חדשות להתקדמות במחקר ביולוגי, גילוי תרופות ומדע רפואי. עם "קשת" כל כך חיה של צבעים ביולוגים, מי יודע אילו אוצרות מדעיים עומדים לפנינו?

דילוג לתוכן