Článek
Nové poznatky napomohou k vývoji nových léčiv či ke šlechtění kvalitnějších a odolnějších zemědělských plodin. Světová věda léta žila v tom, že chromozom má hladký povrch; s trochou nadsázky byl přirovnáván k párkům vytvářejícím písmeno X. Jenže odborníci z brněnského Ústavu přístrojové techniky Akademie věd ČR si dokázali upravit elektronový mikroskop natolik, že získali mnohonásobně detailnější zobrazení chromozomu. Výsledek šokoval.
Jsou sice jako párky, ale chlupaté
Opět s trochou nadsázky lze říci, že válečky vytvářející písmeno X nejsou zcela hladké jako párky, ale jsou chlupaté – jsou na nich výstupky. Z vědeckého hlediska je to přelomové.
Vilém Neděla z Ústavu přístrojové techniky Akademie věd ČR v Brně ukazuje model chromozomu ječmene. Důležité jsou výstupky na modelu. Desetiletí si vědci na světě mysleli, že chromozomy mají hladký povrch. Ukázalo se, že to není pravda.
„Povrch je posetý četnými výběžky, smyčkami chromatinových vláken o průměrné velikosti kolem 30 nanometrů. Takové prostorové uspořádání povrchu chromozomů nebylo dosud pozorováno. Navíc je velmi pravděpodobné, že se nám podařilo zobrazit i nepatrné, jen 12 nanometrů velké částečky, na nichž je navinuta molekula DNA,“ řekl Novinkám vedoucí olomouckého týmu Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR Jaroslav Doležel, který s kolegy připravoval pro brněnské vědce chromozomy ke zkoumání pod mikroskopem.
Právě tyto nově odhalené výstupky na chromozomech mohou pomoci odhalit poruchy chování chromozomů a hledat způsoby, jak některé „špatně pracující“ geny formou léčby vypnout. Čeští vědci zcela změnili nejen přípravu chromozomu na zkoumání pod mikroskopem, ale i samotný stroj upravili tak, aby dával dokonalý obraz chromozomu, navíc v jeho přirozeném stavu.
Čeští vědci jako první na světě zobrazili povrchovou strukturu chromozomu v přirozeném stavu.
Lepší než metoda oceněná nobelovkou
Testy se dělaly na chromozomech ječmene. Lze zkoumat i chromozomy jakýchkoli jiných rostlin či živočichů. Až dosud se tyto chromozomy před vložením do přístroje upravovaly. Takzvaným pokovováním se upravil jejich povrch tak, aby se lépe zobrazily. Přitom se ale zničily jemné výstupky na povrchu chromozomu a vznikl mylný dojem, že jsou hladké.
Chromozomy se zobrazují spíše s hladkým povrchem, to nyní čeští vědci vyvrátili.
Výsledky bádání týmu akademiků byly natolik šokující, že museli své kolegy v zahraničí opakovanými testy přesvědčit o tom, že jejich postup skutečně funguje. Ukázalo se přitom, že je rychlejší, levnější a kvalitnější než kryo-elektronová mikroskopie, oceněná v roce 2017 Nobelovou cenou, uvedl Vilém Neděla z Ústavu přístrojové techniky Akademie věd ČR.
Na vývoji nové metody zobrazení chromozomů se podílela i Eva Tihlaříková z Ústavu přístrojové techniky AV ČR.
Čeští vědci nechali chromozom v původním stavu. Pod elektronovým mikroskopem se na něj podívali nikoli ve vakuu, jak se to dělá v podstatě všude na světě dosud, ale ve vodní páře. Navíc pro svůj mikroskop vytvořili, kromě doostření obrazu a dalších úprav, tři základní vylepšení; držák pro chlazený vzorek, speciální detektor, který ve stroji snímá obraz, a software řízený umělou inteligencí. Díky vylepšením lze sledovat chromozom nijak neupravený, a tedy nepoškozený v prostředí připomínajícím jeho skutečné „životní podmínky“ v organismu.
Vědci vytvořili pokročilou metodu pro práci s elektronovými mikroskopy. Metoda A-ESEM (Advanced Environmental Scanning Electron Microscopy) umožňuje zkoumat prakticky všechny živé vzorky, rostlinné a částečně i živočišné buňky v přirozeném stavu, malé živé živočichy, houby, plísně, roztoče, proteiny, bakterie, a vědci se chystají i na viry.
Elektronový mikroskop s vybavením. Mikroskop otvírá Vilém Neděla z Ústavu přístrojové techniky AV ČR. Ke stroji patří i počítače využívající umělou inteligenci.