Η επιστήμη μόλις απέκτησε ένα νέο ζευγάρι μάτια. Ερευνητές με επικεφαλής τον Han Xiao ανέπτυξαν μια πρωτοποριακή τεχνική που επιτρέπει την παρακολούθηση των πρωτεϊνών μέσα σε ζωντανά κύτταρα, σε πραγματικό χρόνο. Με τη βοήθεια μιας καινοτόμου μοριακής προσθήκης, οι πρωτεΐνες μετατρέπονται ουσιαστικά σε μικροσκοπικούς βιολογικούς αισθητήρες, ικανούς να αποκαλύψουν τις αόρατες διεργασίες που βρίσκονται πίσω από πολύπλοκες ασθένειες όπως ο καρκίνος.
Η βάση της ανακάλυψης βρίσκεται στην εισαγωγή ενός «εικοστού αμινοξέος» στο γενετικό λεξιλόγιο των κυττάρων. Αυτό το τεχνητά σχεδιασμένο μόριο ενσωματώνεται μέσα στο DNA και επιτρέπει την παραγωγή μιας φωτεινής εκδοχής της φυσικής πρωτεΐνης λυσίνης. Όταν αυτή η πρωτεΐνη τροποποιείται μέσα από τις λεγόμενες «μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις» (post-translational modifications) που ρυθμίζουν κρίσιμες κυτταρικές λειτουργίες όπως ο μεταβολισμός και η ανάπτυξη, η αλλαγή εκπέμπει ένα ορατό φως. Με απλά λόγια, κάθε φορά που η πρωτεΐνη αλλάζει κατάσταση, ανάβει ένα μικροσκοπικό φως μέσα στο κύτταρο.
Η ιδέα μοιάζει με επιστημονική φαντασία, όμως οι επιπτώσεις της είναι πολύ πραγματικές. Μέχρι σήμερα, οι ερευνητές έπρεπε συχνά να καταστρέψουν ένα κύτταρο ή να χρησιμοποιήσουν επιθετικά χημικά αντιδραστήρια για να μελετήσουν τι συμβαίνει μέσα του. Η νέα μέθοδος παρακάμπτει αυτήν την ανάγκη. Επιτρέπει στους επιστήμονες να «δουν» τις πρωτεΐνες εν ώρα δράσης, χωρίς να διακόπτουν τις φυσικές διεργασίες της ζωής. Πρόκειται για ένα άλμα στην τεχνολογία της μοριακής παρατήρησης, ένα βήμα που φέρνει τη βιολογία πιο κοντά στην κινηματογραφική παρακολούθηση των ίδιων των μορίων της ζωής.
Το σύστημα λειτουργεί όχι μόνο σε βακτήρια και ανθρώπινα κύτταρα, αλλά και σε ζωντανά μοντέλα όγκων. Αυτό σημαίνει ότι οι επιστήμονες μπορούν να παρακολουθούν πώς δρουν ένζυμα μέσα σε πραγματικούς ιστούς, κάτι που μέχρι τώρα απαιτούσε δαπανηρές και χρονοβόρες αναλύσεις. Όπως το περιέγραψε ο Xiao, «με αυτή τη μέθοδο μπορούμε να παρακολουθούμε τη χορογραφία των πρωτεϊνών μέσα σε έναν ζωντανό οργανισμό, κάτι που μέχρι χθες ήταν αόρατο».
Στα πρώτα πειράματα, η ερευνητική ομάδα επικεντρώθηκε σε ένα ένζυμο που ονομάζεται SIRT1. Το SIRT1 είναι γνωστό για τον ρόλο του στη γήρανση, στις φλεγμονές και στην ανάπτυξη καρκινικών κυττάρων. Οι επιστήμονες κατάφεραν να δουν πώς το ένζυμο ενεργοποιείται ή απενεργοποιείται, σε πραγματικό χρόνο, μέσα στο κύτταρο. Όταν η δράση του σταματούσε, το φως έσβηνε, ενώ όταν ενεργοποιούνταν ξανά, η λάμψη επανερχόταν. Αυτή η οπτική χαρτογράφηση προσφέρει πρωτοφανή κατανόηση των μοριακών αντιδράσεων που διέπουν τη ζωή και τις ασθένειες.
Ο Yu Hu, πρώτος συγγραφέας της μελέτης, τονίζει πως η τεχνολογία αυτή ανοίγει τον δρόμο για μια νέα εποχή στην εξατομικευμένη ιατρική. Με τα κύτταρα να λειτουργούν ως «ζωντανοί βιοαισθητήρες», οι γιατροί θα μπορούν να παρακολουθούν την επίδραση ενός φαρμάκου ή μιας θεραπείας απευθείας μέσα στον οργανισμό, χωρίς να χρειάζεται να αφαιρούν δείγματα ή να διαταράσσουν τη φυσική βιολογία του ασθενούς.
Οι πιθανές εφαρμογές είναι τεράστιες. Από την παρακολούθηση της ανάπτυξης όγκων έως τη δοκιμή νέων φαρμάκων και τη μελέτη νευροεκφυλιστικών νοσημάτων όπως το Alzheimer ή το Parkinson, η μέθοδος υπόσχεται να μεταμορφώσει τον τρόπο με τον οποίο κατανοούμε και θεραπεύουμε τις ασθένειες. Στο μέλλον, η ίδια στρατηγική θα μπορούσε να εφαρμοστεί και σε ανθρώπινα οργανοειδή (μικρογραφίες οργάνων που αναπτύσσονται στο εργαστήριο), καθώς και σε άλλες χημικές τροποποιήσεις που ρυθμίζουν τη λειτουργία των κυττάρων.
[source]
