Szuperrezolúciós mikroszkópia és farmakológia

Az agyunkban kifejeződő fehérjék pontos anatómiai lokalizációjának ismerete elengedhetetlen ahhoz, hogy megértsük azok szerepét élettani és kórélettani folyamatokban.

Laborunk számos fluoreszcens mikroszkópos rendszert, illetve azok ötvözetét alkalmazza arra, hogy ismert anatómiai markerek mellett feltérképezze a vizsgálni kívánt molekulák lokalizációját. Ehhez a fehérjéket leggyakrabban szelektív fluoreszcens jelölőanyagok segítségével követjük nyomon az idegszövetben vagy sejtkultúrában. Míg a széleskörű anatómiai vizsgálatokhoz nagy áteresztőképességű digitális tárgylemez-szkennereket alkalmazunk, a finomabb, sejtszintű képalkotást főként konfokális pásztázó mikroszkóp segítségével végezzük. 

Ahhoz, hogy szubcelluláris, nanoskálájú vizsgálatokat végezhessünk, a hagyományos fluoreszcens fénymikroszkópos technikák mellett úgynevezett szuper-rezolúciós mikroszkópiát alkalmazunk.

A klasszikus fluoreszcens képalkotás felbontását a fény hullámtermészetéből fakadó diffrakciója korlátozza, így ezen optikai rendszerek feloldóképessége laterális irányban 2-300 nm, míg axiális irányban 5-600 nm. Ezzel szemben az úgynevezett STORM (Stochastic Optical Reconstruction Microscopy) egyedi molekula lokalizációs mikroszkópia által elérhető lokalizációs precizitás akár 20-30, illetve 50-60 nm is lehet laterális, illetve axiális irányban.

Laborunk számos fehérje vizualicáiójára alkalmazta már a korszerű mikroszkópia ezen válfaját mind sejtkultúrában, mind agyszövetben, sőt több technikai újítással is hozzájárultunk a módszer széleskörú felhasználásához az idegtudományban. A munkacsoportunk által fejlesztett VividSTORM nyílt forráskódú szoftver segítséget nyújt abban, hogy a STORM adatokat a konfokális mikroszkópos képek által nyújtott térbeli információkkal könnyedén korreláltassuk, így a fehérjék nanométeres precizitású elhelyezkedését elemezhetjük egy tágabb anatómiai kontextusban.

Csoportunk fontos technikai fejlesztése egy olyan új jelölési módszer kidolgozása, mellyel olyan fehérjék is vizsgálhatóvá válnak hagyományos, illetve szuper-rezolúciós mikroszkópos rendszerekkel, melyek neurofarmakológiai jelentősége közismert, ám nem rendelkeznek szelektív jelölőanyaggal, például antitesttel. Így ezen gyógyszercélpontok esetében a mai napig ismeretlen maradt, hogy a rajtuk ható gyógyszerek agyunkban pontosan hol fejtik ki hatásukat. Ennek kiküszöbölésére Keserű György orvoskémiai kutatócsoportjával kollaborációban kidolgoztunk egy új technikai megközelítést, mely képes fluoreszcensen jelölt gyógyszermolekulák nanoskálájú eloszlását láthatóvá tenni az agyszövetben. A folyamatosan fejlődő úgynevezett PharmacoSTORM módszerünk egy új mikroszkópos jelölési eszköztárat biztosít számos különböző fehérjecsalád képviselőire.