Szupersebességű háromdimenziós lézermikroszkóp

A korábbinál egymilliószor gyorsabb méréseket tesz lehetővé az a nagysebességű háromdimenziós lézermikroszkóp, amelyet az MTA Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézetének (KOKI) kutatócsoportja fejlesztett ki. Az eljárást, amellyel új gyógyszerkutatási elveket lehet meghonosítani, a KOKI Két-foton Képalkotó Központjának kutatói a Nature Methods című folyóiratban ismertették.

"Hagyományosan a háromdimenziós kép úgy készül, hogy a berendezés sorról sorra, pontról pontra szkenneli a mintát. Egy jó minőségű felvétel 20-30 percet vesz igénybe, az agyi folyamatok viszont milliszekundumos (ezredmásodperces) időskálán zajlanak. Ennek megfelelően kidolgoztunk egy koncepciót arra, hogy ezt a nagy térfogatot szintén milliszekundumos időskálán tudjuk vizsgálni. Az új eljárás lényege, hogy nem a teljes térfogatot nézzük, hanem csak a számunkra fontos információt hordozó pontokat. Ezáltal egymilliószoros sebességnövekedés érhető el, vagyis nagyon gyorsan elvégezhető a minőségi adatgyűjtés" - magyarázta az MTI-nek Rózsa Balázs, a csoport vezetője.
Ismertetése szerint a fejlesztőcsapat a külsősökkel együtt 35-40 kutatót számlál.

"A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) optikai tervezőmérnökei, Maák Pál és Veress Máté segítségével olyan rendszert sikerült létrehozni, amely igen pontosan tudja szkennelni a térfogatot. Katona Gergely vezetésével készült el a szoftver- és elektronika rendszer. A fejlesztésben részt vett Roska Botond irányításával a bázeli Friedrich Miescher Intézetben működő svájci kutatócsoport, de kiemelkedő szerepe volt Hillier Dánielnek, Kaszás Attilának és Szalay Gergelynek is" - sorolta Rózsa Balázs.
Az idegsejteket festékanyaggal töltik fel, majd lézer segítségével fényreakciót váltanak ki.

"A méréshez kell impulzusokat előállító lézerforrás. Ezek speciális impulzusok, csomagokban érkeznek, amelyeknek energiája igen rövid időre eléri egy kisebb erőmű teljesítményét" - hangsúlyozta a kutató.

Jelenleg 650 mikrométeres (a milliméter ezredrésze) mélységig "látnak bele" a mintába, de ezzel a technikával akár 1-1,2 milliméter is lehetséges, csak elegendő lézerfényt kell biztosítani a 'nem túl átlátszó' tartomány kivilágítására. Míg a klasszikus technikák a sejtek testének aktivitását mutatják, a KOKI kutatói által kidolgozott eljárással egyszerre lehet mérni a sejtek és a nyúlványok aktivitását.

"Az eljárás nemcsak azt láttatja, mint a korábbi technikák, hogy a hálózatban milyen az egyes sejtek aktivitása, hanem pontosan mérhetjük a hozzájuk tartozó nyúlványok aktivitását is. Azt is lehet látni, hogyan halad át az ingerület, pontosan megmondható, hogy a sejtekből hol és mit mértünk. Az optikai módszer előnye, hogy ismert helyről pontosan tudjuk az információt összegyűjteni" - mutatott rá Rózsa Balázs, aki szerint az eljárással új gyógyszerkutatási elveket lehet meghonosítani.

"Korábban a gyógyszerkutatások vagy élő állatokkal folytak - beadtak egy anyagot és megnézték, hogy mi a hatása -, vagy egy-egy idegsejtet vizsgáltak, a kettő közötti rés viszont betöltetlen volt. Mi a sejtek hálózatának a működését vizsgáljuk, amelyről az MRI és más képalkotó módszerek sokkal kevésbé pontos információt szolgáltatnak" - fogalmazott a kutató.
Mint kifejtette, ez azért fontos, mert egy-egy vegyület nettó hatása teljesen más lehet, mint az egyes struktúrákra kifejtett hatás.

"Az agyban vannak gátló- és stimuláló sejtek. Tipikus eset, hogy az egyik receptorfajta az egyikben serkentést, a másikban pedig gátlást vált ki. Ha van egy hatóanyagunk, pontosan meg kell vizsgálni, hogy hálózati szinten összességében pozitív vagy negatív effektust fejt-e ki. A mi technológiánk, amely akár több száz sejtet, s ezek összes nyúlványát képes megjeleníteni, lehetővé teszi a vegyületnek hatásvizsgálatát. Végeztünk olyan vizsgálatokat is, amikor egy farmakológiai anyaggal epilepsziát indukáltunk és nagy sejthalmazon tudtuk vizsgálni a kialakulását, azt, hogy milyen jelenségek zajlanak" - emelte ki a kutató, aki kitért francia együttműködésben tervezett kutatásra is.

"Az epilepszia bizonyos fajtáinál és egyéb központi idegrendszeri betegségekben nemcsak azt nézzük meg, hogy milyen folyamatok játszódnak le, hanem megpróbáljuk terápiásan, célzottan gyógyászati céllal is felhasználni eljárásunkat, a sejteket, sejtpopulációkat kezelni" - hangsúlyozta Rózsa Balázs.