Rekordsebességgel mér a magyar fejlesztésű 3D lézermikroszkóp

„Hagyományosan a háromdimenziós kép úgy készül, hogy a berendezés sorról sorra, pontról pontra szkenneli a mintát. Egy jó minőségű felvétel 20-30 percet vesz igénybe, az agyi folyamatok viszont milliszekundumos (ezredmásodperces) időskálán zajlanak. Ennek megfelelően kidolgoztunk egy koncepciót arra, hogy ezt a nagy térfogatot szintén milliszekundumos időskálán tudjuk vizsgálni. Az új eljárás lényege, hogy nem a teljes térfogatot nézzük, hanem csak a számunkra fontos információt hordozó pontokat. Ezáltal egymilliószoros sebességnövekedés érhető el, vagyis nagyon gyorsan elvégezhető a minőségi adatgyűjtés” – nyilatkozta Rózsa Balázs, a kutatócsoport vezetője.

Rózsa elmondta, hogy a fejlesztőcsapat a külsősökkel együtt 35-40 kutatót számlál. A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) optikai tervezőmérnökei, Maák Pál és Veress Máté segítségével olyan rendszert hoztak létre, amely nagy pontossággal tudja szkennelni a térfogatot. A szoftver és az elektronikai rendszer Katona Gergely vezetésével készült el. A fejlesztésben részt vett Roska Botond irányításával a bázeli Friedrich Miescher Intézetben működő svájci kutatócsoport, de kiemelkedő szerepe volt Hillier Dánielnek, Kaszás Attilának és Szalay Gergelynek is.

Új gyógyszerkutatási technikákhoz használhatják

A folyamat során az idegsejteket festékanyaggal töltik fel, majd lézer segítségével fényreakciót váltanak ki. A méréshez impulzusokat előállító lézerforrás szükséges. Ezek speciális impulzusok, csomagokban érkeznek, amelyeknek energiája igen rövid időre eléri egy kisebb erőmű teljesítményét is. A kutatók jelenleg 650 mikrométeres mélységig látnak bele a mintába, de ezzel a technikával akár 1-1,2 milliméter is lehetséges, csak elegendő lézerfényt kell biztosítani a nem túl átlátszó tartomány kivilágításához. Míg a klasszikus technikák a sejtek testének aktivitását mutatják, a KOKI kutatói által kidolgozott eljárással egyszerre lehet mérni a sejtek és a nyúlványok aktivitását.

„Az eljárás nemcsak azt láttatja, mint a korábbi technikák, hogy a hálózatban milyen az egyes sejtek aktivitása, hanem pontosan mérhetjük a hozzájuk tartozó nyúlványok aktivitását is. Azt is lehet látni, hogyan halad át az ingerület, pontosan megmondható, hogy a sejtekből hol és mit mértünk. Az optikai módszer előnye, hogy ismert helyről pontosan tudjuk az információt összegyűjteni” – mondta Rózsa, aki szerint az eljárással új gyógyszerkutatási elveket lehet meghonosítani. „Korábban a gyógyszerkutatások vagy élő állatokkal folytak, vagy egy-egy idegsejtet vizsgáltak, a kettő közötti rés viszont betöltetlen volt. Mi a sejtek hálózatának a működését vizsgáljuk, amelyről az MRI és más képalkotó módszerek sokkal kevésbé pontos információt szolgáltatnak.”

Rózsa szerint ez azért fontos, mert egy-egy vegyület nettó hatása teljesen más lehet, mint az egyes struktúrákra kifejtett hatás. „Az agyban vannak gátló- és stimuláló sejtek. Tipikus eset, hogy az egyik receptorfajta az egyikben serkentést, a másikban pedig gátlást vált ki. Ha van egy hatóanyagunk, pontosan meg kell vizsgálni, hogy hálózati szinten összességében pozitív vagy negatív effektust fejt-e ki. A mi technológiánk, amely akár több száz sejtet, s ezek összes nyúlványát képes megjeleníteni, lehetővé teszi a vegyületnek hatásvizsgálatát. Végeztünk olyan vizsgálatokat is, amikor egy farmakológiai anyaggal epilepsziát indukáltunk és nagy sejthalmazon tudtuk vizsgálni a kialakulását, azt, hogy milyen jelenségek zajlanak.”