Polacy i Amerykanie opracowali wyjątkowy znacznik fluorescencyjny

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 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. 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) - 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.

Źródło: PAP