Eric Betzig je pozoruhodný chlapík. Tento do té doby poměrně úspěšný fyzik pověsil v roce 1995, v pouhých pětatřiceti letech, vědeckou kariéru na hřebík a nastoupil do firmy svého otce. Jeho akademické prázdniny trvaly deset let. Po návratu v roce 2006 představil novou mikroskopickou techniku a letos za ni obdržel Nobelovu cenu. Ale tím jeho příběh nekončí.

 ČTĚTE TAKÉ:  Nobelova cena za překonání limitů optického mikroskopu

Čtrnáct dní po svém životním úspěchu publikoval v časopise Science s kolegy popis další mikroskopické metody (DOI: 10.1126/science.1257998). Biologové dosud museli pozorovat buňky buď mrtvé, nebo v malém rozlišení, nebo jen v jediném okamžiku jejich existence. Nová technika umožňuje pořizovat 3D videa živých buněk s pozoruhodnými detaily.

Jde o vylepšení techniky zvané light-sheet mikroskopie. Jedná se o specifickou verzi fluorescenčních metod, které využívají schopnost některých organických látek (často proteinů) vyzařovat světlo po excitaci zářením o určité vlnové délce. Tyto látky lze navázat na sledované molekuly v buňkách (například konkrétní proteiny nebo DNA) a díky tomu je zviditelnit. Když se vzorek osvítí laserovým paprskem, fluorescenční látky začnou vyzařovat světlo specifické vlnové délky.

Light-sheet mikroskopie ozařuje v jednom okamžiku vždy jen tenký plátek vzorku, čímž omezuje poškození živé tkáně excitačním paprskem. Světelná „stěna“ postupuje vzorkem a do počítače se ukládají virtuální řezy, z nichž se pak skládá 3D obraz. Síla ozářené vrstvy se dosud pohybovala v řádu stovek nanometrů až několik mikrometrů, což stačilo na sledování větších objektů, ale nikoli struktur na subcelulární úrovni. Betzigův tým použil speciální laserovou 2D mřížku, s jejíž pomocí dokázal ozářit velmi tenkou část vzorku, čímž dosáhl většího rozlišení, menšího poškození tkáně a vyšší rychlosti snímání.

Bílá krvinka z buněčné linie HL-60 (pocházející z 36leté pacientky trpící leukemií) se pohybuje kolagenovou sítí. Video je složeno z 250 snímků s časovým krokem 1,3 sekundy. Zdroj: Betzig Lab, HHMI

 

Krycí tkáň na povrchu vyvíjejícího se embrya octomilky. Zvýrazněny jsou buněčné membrány. Video je složeno z 840 snímků s časovým krokem 8 sekund. Zdroj: Betzig Lab, HHMI

 

Několik příkladů schopností nové zobrazovací techniky, která umožňuje pořizovat 3D videa živých buněk na subcelulární úrovni.  Zobrazit lze například detaily vyvíjejícího se embrya, tvorbu synapsí mezi nervovými buňkami nebo uspořádání proteinů buněčné kostry. Zdroj: Science/AAAS

 

Sekvence snímků prvoka Tetrahymena thermophila. Zdroj: Betzig Lab, HHMI

Sekvence snímků prvoka Tetrahymena thermophila. Zdroj: Betzig Lab, HHMI

 

T-lymfocyt, druh bílé krvinky, (oranžově) se spojuje s jinou buňkou (modře). Zdroj: Betzig Lab, HHMI

T-lymfocyt, druh bílé krvinky, (oranžově) se spojuje s jinou buňkou (modře). Zdroj: Betzig Lab, HHMI

 

Titulní obrázek: Buňka v anafázi mitotického dělení, při níž se dvě části (chromatidy) chromozomů (oranžově) rozcházejí k opačným pólům dělícího vřeténka – každá dceřiná buňka zdědí jednu kopii rodičovské DNA. Barevné „trubky“ představují stopy po pohybujících se koncích mikrotubulů (bílkovinných vláken tvořících dělící vřeténko), přičemž barevně jsou odlišeny různé rychlosti, jimiž se jednotlivé mikrotubuly pohybují. Zdroj: Betzig Lab, HHMI

Print Friendly