Komórki ludzkie mogą odtworzyć działanie laseru

Nie można przestać myśleć o postaci Cyklopa z filmów X-men w obliczu odkrycia opublikowanego w przeglądzie Nature przez dwóch badaczy: możliwe jest generowanie efektu laseru przy pomocy komórek nerki ludzkiej, poprzez modyfikowanie ich DNA tak, aby produkowały słynną zieloną proteinę fluoroscencyjną.

Technika ta, która polega na modyfikowaniu dziedzictwa genetycznego danej komórki tak, aby produkowała ona białko fluoroscencyjne zielone (często przedstawiane skrótem GFP, czyli z angielskiego Green Fluorescent Protein) nie jest nowa.

Gen, który pozwala na jej produkowanie, pochodzi z meduzy (Aequorea victoria). Wystarczy go połączyć z genem proteiny, którą mamy życzenie przestudiować, w danej komórce tak, aby mogła ona ją produkować. Prawda, jakie to proste?

Dzięki takiemu zabiegowi, staje się możliwe obserwowanie protein syntezowanych, a to przy pomocy mikroskopu polaryzującego.

Bardzo użyteczna w biologii, proteina GFP była warta nagrody Nobla w chemii w 2008 roku, przyznanej badaczom, którzy ją odkryli i opracowali jej właściwości jako markera.

Malte Gather i Seok Hyun Yun, odpowiednio z Massachusetts General Hospital oraz z Harvard Medical School w Bostonie, właśnie odnaleźli nowe zastosowanie dla proteiny GFP. Być może pozwala ona na lepsze rozróżnianie komórek nowotworowych.

Naukowcy zaczęli od hodowli komórek embrionalnych ludzkich nerki na szkiełu Petriego. Gen pozwalający na syntezę białka GFP został następnie wprowadzony do dziedzictwa genetycznego tych komórek.

Kiedy tylko dokonano tej operacji, próbka roztworu zawierająca zmodyfikowane komórki nerki została położona na lusterku o 3-centymetrowej średnicy, ponad którym zostało umieszczone podobne lustro. Oddzielone dystansem 200 mikrometrów, obydwa lustra stanowiły więc potencjalnie ekwiwalent optycznych przestrzeni stosowanych do odtwarzania efektu laseru.

W rzeczywistości, całe to doświadczenie badawcze miało na celu przetestowanie pewnej idei: naukowcy chcieli się dowiedzieć, czy można odtworzyć efekt laseru przy pomocy żywych komórek ludzkich.

Sam w sobie, efekt laseru może powstać z wielu nośników, takich jak gaz albo półprzewodniki. Było nawet możliwe odtworzenie efektu laseru z hemoglobiny myszy. Tak więc, nie jest to pierwszy raz, kiedy spróbowane odtworzyć takie działanie przy pomocy komórek żywych.

Od laseru niebieskiego do laseru zielonego

Ostatni etap doświadczenia przeprowadzonego przez Malte Gather i Seok Hyun Yun polegał na wysyłaniu wiązki niebieskiego laseru na kroplę umieszczoną między lustrami i na obserwowaniu komórek nerki pod mikroskopem.

Powyżej pewnego progu, a bardziej precyzjnie – wraz z impulsami laserowymi o energii wyższej niż 1 nanodżul, intensywność światła generowanego w odpowiedzi przez proteinę zaznaczoną markerem GFP, gwałtownie wzrosła.

Przede wszystkim, spektrum światła emitowanego stało się dużo mocniejsze, pokazując cechy charakterystyczne działania laseru w dziedzinie optycznej, odpowiadającej światłu zielonemu. Co zauważalne, nawet po kilkuset emisjach impulsów zielonego laseru, komórki pozostają żywe.

Jak uważa Malte Gather, jest jeszcze zbyt wcześnie, aby dowiedzieć się, co wyniknie z tego doświadczenia, którego wszystkie detale zostały przedstawione w artykule w przeglądzie naukowym Nature Photonics. Chodzi przede wszystkim o prostą ciekawość, ale odkrycie to może mieć również wpływ na wykrywanie komórek nowotworowych.