Chromozom se nachází uvnitř jádra všech buněk a obsahuje genetickou informaci ve formě DNA. Slouží k uchovávání a přenosu dědičných informací z jedné generace na druhou.
Po letech bádání a pokusů světových laboratoří, jak zobrazit biologické vzorky v přirozeném stavu, přišli s řešením právě čeští vědci. Nově vyvinutá metoda A-ESEM otevírá zcela nové možnosti zkoumání neživé, ale především živé hmoty.
Dosud se pro zobrazení prostorové struktury biologických i nebiologických materiálů s rozlišením až miliontiny milimetru používala rastrovací elektronová mikroskopie (SEM), při které se vzorky pohybují ve vysokém vakuu. Proto musejí projít úpravami, jež ale mohou poškodit jejich strukturu. A to vylučuje jejich pozorování v přirozeném stavu.
Inovativní metoda A-SEM představuje pokročilou environmentální rastrovací elektronovou mikroskopii. Umožňuje zkoumat prakticky všechny živé vzorky: rostlinné a částečně i živočišné buňky v přirozeném stavu, třeba malé živé živočichy, houby, plísně, roztoče, proteiny či bakterie. Vědci se chystají také na viry. Navíc lze sledovat změny vzorků pod vlivem teploty, vysychání, chemické reakce či fyzikálního působení.
„Klasický mikroskop lze přirovnat k luxusnímu automobilu, přičemž environmentální mikroskop je luxusním automobilem v ještě vyšší výbavě, který navíc umí jezdit po vodě a potápět se jako ponorka, zkrátka má všechny funkce klasického mikroskopu, a navíc řadu dalších,“ řekl Vilém Neděla, vedoucí brněnského týmu environmentální elektronové mikroskopie.
Nová metoda českých vědců, na které pracovali pět let a podílela se na něm umělá inteligence, jde dosud nevídaným směrem. „Součástí celého systému je nepostradatelný software s jejím využitím, který optimalizuje podmínky tak, aby se zkoumaný vzorek nepoškodil. Využili jsme mnoha vlastních inovací a díky ultracitlivým detektorům pozorujeme vzorky ve vysokém tlaku plynu a ve vlhkosti až sto procent, tedy v enviromentálně kompatibilních podmínkách – velice šetrně, neubližujeme jim,“ popsal Neděla.
Podle něho je metoda A-SEM dokonce rychlejší dokonce rychlejší, levnější a vhodnější pro studium dynamických změn biologických vzorků než kryo-elektronová mikroskopie, oceněná v roce 2017 Nobelovou cenou. „Tato nová metoda řeší základní problém zdánlivé neslučitelnosti elektronové mikroskopie s přítomností vody v kapalném skupenství ve vzorku,“ doplnil Neděla.
Dřív bylo právě poškození vzorku kvůli jejich nutnému pozorování ve vysokém vakuu důvodem, proč se snímky zobrazovaly jako ploché tyčinky ve tvaru písmene X. Nové fotografie pořízené unikátní metodou ukazují členitý povrch podobající se mořské houbě.
Při zpracování chromozomů pro následné zkoumání se po celém světě dosud používají chemikálie, sušení či mráz. Povrchová vrstva je však pro tyto úkony příliš citlivá, a tak byla narušena nebo rovnou odstraněna.
„Díky námi objevenému způsobu zobrazování se naskytují zcela nové struktury k pozorování,“ oznámil rostlinný genetik Jaroslav Doležel, vedoucí olomouckého týmu Ústavu experimentální botaniky Akademie věd České republiky. Nový objev umožní do budoucna detailně zkoumat informace, které jsou přenášeny pomocí DNA na další generace. „Jde o zásadní krok pro pochopení dědičných chorob, výzkum jejich léčby nebo šlechtění plodin,“ upřesnil Doležel.
Tým brněnských vědců vyvíjí lék na vzácnou chorobu mozku |
Zatímco u člověka jsou poruchy chromozomů příčinou dědičných chorob, u zemědělských plodin vedou ke snížené plodnosti a výnosu. Úspěch vědci představili na chromozomech ječmene. Nově objevené informace otevírají dveře identifikaci poruch v uspořádání genetické výbavy plodin, a tím umožní vývoj syntetických organismů s uměle vytvořenou genetickou informací.
Objevené metody museli vědci obhájit před dalšími odborníky. Jejich přístroj umí zobrazit části, které jsou velké pouze dvanáct nanometrů. „Museli jsme složitě dokazovat, že má náš mikroskop takové rozlišení,“ vyzdvihl velikost úspěchu Neděla.
