DeLIVER
Věda je nádherná! Pojďte s námi na vizuální prohlídku laboratoře, kde zkoumáme jaterní buňky pomocí moderních mikroskopů a my Vám mezitím povíme více o našem výzkumném projektu. Inspirují Vás některé snímky připomínající umělecká díla?
Když si položíte pravou ruku pod Vaše žebra, najdete svá játra. Ta se starají o čištění Vaší krve od toxických látek. Foto: Stig Brøndbo/UiT
Klikk her for tekst
Játra obsahují obrovské množství velmi jemných kapilár (sinusoid), které jsou lemované endoteliálními buňkami (angl. liver sinusoidal endothelial cells, LSECs). Tyto buňky jsou posety póry (fenestrace) o velikosti přibližně 100 nanometrů, které umožňují filtraci molekul a malých částic z krve. Tyto póry jsou tak malé, že je nelze pozorovat běžnými optickými mikroskopy. Zde přichází tzv. super-resolution (SR) mikroskopy, také známé jako nanoskopy.
Na tomto obrázku vidíte buňku LSEC izolovanou z jater laboratorní myši. Snímek je pořízen mikroskopem se strukturním osvětlením (angl. structured illumination microscopy, SIM), který dokáže rozlišit struktury o minimální velikosti 100 nanometrů. Vidíte ty malé černé dírky v šedých plochách buňky? To jsou právě nano-póry (fenestrace) – zjednodušeně: funkční otvory v buňce.
O důležité fyziologické funkci těchto fenestrací a jejich roli v přenosu a filtraci v játrech a dalších orgánech se toho moc neví. Podílejí se na odstraňování a redukci léčiv, virů a přebytečných molekul, což je činí velmi důležitými pro studium příjmu farmaceutických léčiv. V našem výzkumném projektu pracujeme s různými optickými mikroskopy schopnými tzv. super-rozlišení (angl. super-resolution, SR), abychom byli schopni studovat, jak se tyto jaterní buňky a jejich fenestrace vyvíjejí v průběhu času, a také to, jak reagují na léčiva a přirozené biologické změny.
Buňky LSEC pozorované pomocí běžného optického mikroskopu. Buňky jsou izolované z lidských jater a kultivované v Petriho misce. Endoteliální buňky jsou rády blízko sebe, protože jsou v cévách navzájem propojeny.
Lidské kultivované buňky LSEC: Modrá: buněčné jádro, červená: buněčná membrána, zelená: buněčná kostra.
Fluorescence je účinný nástroj pro sledování farmakologické léčby v buňkách. Používá se k posouzení, zda se lék dostane na správné místo nebo ne. Tento obrázek ukazuje, že buňky (šedé) zahájily léčbu (zelené). Nevidíme však, zda se lék uvnitř buněk dostal na správné místo.
Ale jak můžeme vidět, kam léky putují? K tomu potřebujeme super-resolution (SR) mikroskopii, jak můžete vidět v následujícím videu.
Obrázky z mikroskopu mohou snadno přenést naši představivost do různých měřítek. Vlevo: mikroskopický snímek jaterní tkáně. Vpravo: Velký bariérový útes, Austrálie.
Existují různé formy mikroskopie se super rozlišením. Na tomto obrázku jsou znázorněny tři různé mikroskopické techniky a jedna technika analýzy obrazu (nahoře). Černobílý snímek vlevo byl pořízen mikroskopem se strukturním osvětlením (angl. structured illumination microscopy, SIM), ve spodní části je obrázek rastrovacím elektronovým mikroskopem (angl. scanning electron microscope, SEM) a vpravo v červenohnědé je snímek pořízený technikou zvanou mikroskopie atomárních sil (angl. atomic force microscopy, AFM).
Buňky LSEC extrahované z myších jater. Podobné obrázky se používají k vizualizaci fenestrací, jejich počítání, měření jejich velikosti a zkoumání vlivu farmaceutické léčby na tyto buňky. Barvy jsou doplněné během zpracování v počítači. Znáte jméno umělce, který stojí za podobným uměleckým dílem?
Jelikož buňky LSEC lemují cévy v játrech, jsou vystaveny různým vlivům, smykovému napětí, teplotním rozdílům, změnám poměrů živin a plynů – změnám, kterými vaše tělo prochází každý den. Proto se snažíme vyvinout experimentální prostředí, která se podobají skutečným podmínkám. Je to nezbytné proto, aby naše experimenty co nejvěrněji napodobovaly reálné podmínky v lidském těle.
Mikrofluidní testy se provádějí ve vícekanálových mikrofluidních zařízeních ke studiu dynamiky proudění pomocí tekutých barviv. Na těchto snímcích bylo použito 4 kanálové zařízení se společnou výpustí. Do zařízení proudilo zelené, červené, žluté a modré barvivo a vidíme, že na výstupu jsou všechny čtyři barvy rovnoměrně rozprostřeny, dokonce tok jednotlivých proudů je vyrovnaný.
Buňky v mikrofluidním zařízení.
Abstraktní umění nebo věda? Fluorescenční snímek buněk HeLa kultivovaných 10 dní v mikrofluidním zařízení. Červené barvivo označuje mrtvé buňky. Tyto snímky ukazují, že v rohu čipu, kde je většina mrtvých buněk, není dostačující tok k tomu, aby je udržel naživu.
Konfigurace, kterou vidíte na tomto obrázku nám v laboratoři umožňuje simulovat změny, kterým jsou buňky v lidském těle vystavovány. To nám pomáhá předvídat a napodobovat přirozené reakce buňky/tkáně/těla na léčbu. Na obrázku vidíte stroj cubix připojený k mikrofluidnímu zařízení (včetně 24 multi-well čipu). Patent společnosti Cherry Biotec.
Vývoj optofluidního čipu. Buňky lze vizualizovat a sledovat pod mikroskopem, přičemž jsou vystavovány fyziologickým podmínkám.
Zde na UiT Arktické univerzitě v Norsku spolupracují výzkumné skupiny pro vaskulární biologii, nanoskopii a transport a doručování léčiv s unijními univerzitami a společnostmi na vývoji nových super-resolution mikroskopů. Použijeme je k objevení způsobů, jak zvrátit negativní účinky nemocí a stárnutí v játrech.
Obrázky na výstavě patří výzkumníkům a spolupracovníkům projektu DeLIVER. Máte dotazy k výstavě? Kontaktujte doktorandku Larissa Kruse, UiT Arktická univerzita v Norsku (larissa.kruse@uit.no).
Tento projekt získal finanční prostředky z programu Evropské unie pro výzkum a inovace Horizont 2020 v rámci grantové dohody Marie Sklodowska-Curie č. 766181, projekt „DeLIVER“.
DeLIVER je vědecký projekt financovaný z programu Evropské unie pro výzkum a inovace Horizont 2020. Účelem projektu je vyškolit 13 „výzkumníků rané fáze“ (angl. Early Stage Researchers) z různých evropských zemí a univerzit v oblasti biomedicínského výzkumu a zobrazovacích metod. Zaměřuje se na porozumění struktury a funkci buněk, které jsou rozhodující pro funkci jater a zdravé stárnutí. Více o našem výzkumu se dozvíte na našich webových stránkách: www.deliver-itn.eu
