znacznik fluorescencyjny

Znacznik fluorescencyjny, który umożliwi obserwowanie kolagenu i elastyny – głównych składników sieci białek łączących komórki organizmu – w żywych tkankach, opracowali badacze z Uniwersytetu Jagiellońskiego (UJ), we współpracy z naukowcami z USA. Dzięki niemu będzie można m.in. obserwować procesy starzenia się tkanek i badać nowe materiały opatrunkowe.
Nowy znacznik opracował zespół badaczy pod kierownictwem prof. Jerzego
Dobruckiego z Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii UJ, we
współpracy z prof. Zbigniewem Darżynkiewiczem z New York Medical
College. Promocją wynalazku i poszukiwaniem podmiotów zainteresowanych
jego wykorzystaniem zajmuje się Centrum Innowacji Transferu Technologii
i Rozwoju Uniwersytetu (CITTRU).
„Za pomocą opracowanego barwnika będzie można badać żywe, wyizolowane,
ale – w przeciwieństwie do wcześniej stosowanych metod – nieutrwalone i
nienaruszone tkanki zwierząt” – mówi PAP prof. Dobrucki.

Białka macierzy zewnątrzkomórkowej – w tym włókna kolagenowe i
elastynowe – biolodzy potrafili wizualizować już wcześniej, jednak
dotychczas stosowane techniki ich barwienia są bardzo pracochłonne. „Na
ogół wymagają one utrwalenia tkanki przed barwieniem i obserwacją
mikroskopową” – wyjaśnia rozmówca PAP. W nowej metodzie – opracowanej
przez krakowskich i amerykańskich badaczy – do świeżo wyizolowanej
tkanki zanurzonej w soli fizjologicznej wystarczy dodać barwnik i można
rozpocząć badania mikroskopowe.

Stosowane wcześniej metody barwienia nie pozwalały także na powtarzalne
uzyskiwanie obrazów mikroskopowych kolagenu i elastyny o wysokiej
jakości. „Nasza metoda – dzięki właściwościom barwnika i zaletom
mikroskopii konfokalnej (typ mikroskopii świetlnej pozwalający na
uzyskanie wysokiej jakości obrazów i ich rekonstrukcję w trzech
wymiarach – PAP) – pozwala na uzyskanie fluorescencyjnego obrazu o
bardzo dobrej jakości. Jest to kolorowy, trójwymiarowy obraz struktur
zbudowanych z kolagenów i elastyny, na czarnym tle” – tłumaczy dr
Dobrucki. „Zaletą tej techniki jest więc jej prostota i bardzo dobra
jakość obrazów, który otrzymujemy” – dodaje naukowiec.

Jak opisuje dr Dominik Czaplicki z CITTRU, autorzy wynalazku do
zabarwienia kolagenu i elastyny używają roztworu sondy
fluorescencyjnej, która przenika przez tkankę. „Między kolagenem i
elastyną a znacznikiem nie wytwarza się trwałe chemiczne wiązanie,
dzięki czemu – w razie potrzeby – znacznik można usunąć” – zaznacza.
„Żywe komórki wymagają specjalnego traktowania – metoda barwienia musi
być dla nich delikatna, a używany związek nie może być toksyczny” –
mówi przedstawiciel CITTRU.

Kolagen i elastyna są białkami tzw. macierzy zewnątrzkomórkowej –
sieci, która stanowi rusztowanie dla komórek organizmu. Dzięki tej
prostej technice barwienia sieci włókien kolagenowych i elastynowych
będzie można obserwować procesy zarówno produkcji, jak i degradacji
tych struktur. Kolagen i elastyna, jako główne czynniki odpowiedzialne
za własności mechaniczne tkanek ssaków, mają znaczenie w wielu
procesach zachodzących w organizmie – zarówno naturalnych, jak i
chorobowych.

Barwnik umożliwił już badaczom z UJ oglądanie trójwymiarowych obrazów
sieci włókien białkowych oplatających komórki m.in. mięśnia sercowego,
przepony czy naczyń krwionośnych. „W przypadku niektórych schorzeń
struktura oplotu kolagenowego zmienia się lub kolagen pojawia się w
naczyniach krwionośnych, dlatego nowy znacznik fluorescencyjny może być
przydatny np. w badaniach miażdżycy” – mówi dr Dobrucki.

Szczególnie ważną rolę kolagen odgrywa w procesie starzenia się tkanek.
„Znacznik mógłby być wykorzystywany przy obserwowaniu tych zmian w
macierzy zewnątrzkomórkowej, które zachodzą latami. Chcielibyśmy
również, by barwnik znalazł zastosowanie w badaniach dla potrzeb
przemysłu kosmetycznego” – deklaruje dr Dobrucki.

Jak zauważa dr Dominik Czaplicki, opracowany znacznik będzie też
przydatny w badaniu materiałów, które zawierają kolagen. „Chodzi przede
wszystkim o opatrunki biologiczne używane np. w leczeniu ran
oparzeniowych. W tym przypadku ważne będzie badanie samego materiału
opatrunkowego, ale także tego, jak zachowują się komórki w kontakcie z
materiałem, który tworzy dla nich rusztowanie i stanowi podporę dla
odradzającej się tkanki” – wyjaśnia.

Badania nad nowym znacznikiem fluorescencyjnym są finansowane przez
Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz Uniwersytet
Jagielloński. Wynalazek został zgłoszony do Urzędu Patentowego RP.
Jednak na uzyskanie patentu autorzy będą musieli jeszcze poczekać około
3 do 5 lat.

Dzięki uprzejmości: PAP – Nauka w Polsce Ewelina Krajczyńska