• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Polacy i Amerykanie opracowali wyjątkowy znacznik fluorescencyjny

    20.05.2010. 10:18
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    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.

    PAP - Nauka w Polsce, Ewelina Krajczyńska

    agt/ kap/


    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Alizyna – organiczny związek chemiczny z grupy α-aminokwasów. Aldehydowy analog lizyny. Jest wytwarzana w organizmach zwierzęcych przy udziale enzymu oksydazy lizynowej w macierzy pozakomórkowej. Ma zasadnicze znaczenie w procesie sieciowania podczas syntezy elastyny i kolagenu. Skleroproteiny - białka charakteryzujące się dużą zawartością cysteiny i aminokwasów zasadowych oraz kolagenu i elastyny, odznaczają się dużą zawartością proliny i hydroksyproliny, nierozpuszczalne w wodzie i rozcieńczonych roztworach soli, natomiast wykazują dobrą rozpuszczalność w alkoholu tioglikolowym. Kolagen – główne białko tkanki łącznej. Ma ono bardzo wysoką odporność na rozciąganie i stanowi główny składnik ścięgien. Jest odpowiedzialny za elastyczność skóry. Ubytek kolagenu ze skóry powoduje powstawanie zmarszczek, w trakcie jej starzenia. Kolagen wypełnia także rogówkę oka, gdzie występuje w formie krystalicznej. Kolagen jest powszechnie stosowany w kosmetykach, zwłaszcza w kremach i maściach przeciwzmarszczkowych. Stosuje się go też jako wypełniacz w chirurgii kosmetycznej – np. do wypełniania ust.

    Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu (CITTRU) powstało w 2003 roku. Rolą tej jednostki Uniwersytetu Jagiellońskiego jest wspieranie rozwoju nowoczesnej nauki m.in. poprzez marketing innowacji i badań naukowych, popularyzację wiedzy i promocję nowych metod komunikacji naukowej oraz aplikowanie o fundusze na rozwój uczelni.

    Tkanka kostna (łac. textus osseus) – rodzaj tkanki łącznej podporowej. Tkanka kostna składa się z komórek (osteocytów, osteoblastów, osteoklastów) oraz substancji zewnątrzkomórkowej, która składa się z kolei z części organicznej – włókien kolagenu i innych białek oraz mineralnej (związki wapnia, magnezu i fosforu – głównie hydroksyapatyt).

    Elastyna – białko strukturalne o budowie fibrylarnej, należące do skleroprotein, które występuje w tkance łącznej. Jest m.in. głównym składnikiem ścięgien, więzadeł, tkanki płucnej oraz ścian większych naczyń krwionośnych. Ze względu na obecność elastyny, tkanki w nią obfitujące po rozciągnięciu lub ściśnięciu odzyskują swój pierwotny kształt i wielkość (np. skóra). Choroby tkanki łącznej (ang. Connective tissue disease – CTD) – grupa różnorodnych chorób, w których zmiany patologicznie pierwotnie występują w tkance łącznej. Tkanka łączna to jeden z typów tkanek, który charaktryzuje się obfitą substancją pozakomórkową, która utrzymuje, spaja i ochrania narządy wewnętrzne. Dawna nazwa chorób tkanki łącznej – kolagenozy sugerowała, że choroby te dotyczą tylko kolagenu, natomiast w rzeczywistości obejmują one całą tkankę łączną. Do chorób tkanki łącznej należą:

    Wiropeksja to sposób wirusów wnikania do komórki. Polega on na wykorzystaniu naturalnych mechanizmów komórki. W przypadku wirusa, kiedy przyłącza się on do komórki, ta "wyczuwając" znane jej białko wpuszcza agresora do cytoplazmy, dzięki czemu wirus może zaaplikować się w jej wnętrzu. Wirus ma białko takie samo jak komórka tylko na "wystających nitkach". To dzięki nim może wniknąć do środka komórki. Gdy owe "niteczki" zostaną na powierzchni komórki, w jej środku rozpoznawalne zaczyna być obce białko, które komórka niszczy. W ten sposób wirus "wpuszcza" do jądra komórkowego swój materiał genetyczny, który może się ulotnić z niszczonego przez komórkę kapsydu. Tropokolagen - złożony biopolimer, zbudowany z trzech cząsteczek kolagenu, tworzących potrójną helisę o ścisłej budowie. Stanowi strukturalną podstawę budowy włókien kolagenowych o większej grubości, wydzielany do przestrzeni międzykomórkowej polimeryzuje w grubsze włókna o różnej grubości. Długość splotu tropokolagenu wynosi 260 nm, grubość 1,5 nm o skoku 0,3 nm. Syntetyzowany jest przede wszystkim przez fibroblasty w tkance łącznej.

    Obłączek (lunula, rąbek) – białawy obszar luźnej skóry o mniej rozwiniętych włóknach kolagenu w kszatłcie półksiężyca u dołu paznokcia. Widoczny tylko na niektórych palcach, najczęściej na kciukach. Jest widoczną częścią macierzy paznokcia. Białe zabarwienie wynika ze słabszego przylegania płytki paznokcia do macierzy.

    Ukierunkowane znakowanie spinowe (ang. Site-directed spin labeling, SDSL) - technika analityczna pozwalająca badać strukturę i lokalną dynamikę białek przy użyciu spektroskopii EPR. SDSL bazuje na specyficznej reakcji znacznika spinowego z wybranym aminokwasem białka. Znacznik spinowy wbudowany w strukturę białka jest wykrywany za pomocą metod EPR.

    Dodano: 20.05.2010. 10:18  


    Najnowsze