Jak wykryć zmiany w strukturze DNA, które mogą być przyczyną chorób genetycznych, pokazali fizycy z UW. Wykorzystali do tego barwnik organiczny, laser oraz efekty oddziaływania światła z materią. Wyniki ich prac mogą znaleźć zastosowanie w diagnostyce genetycznej lub diagnostyce chorób otępiennych.
Praca opisująca to doświadczenie została opublikowana w „The Journal of Physical Chemistry Letters”, a grafikę wizualizującą odkrycie umieszczono na okładce tytułowej czasopisma.
W Laboratorium Procesów Ultraszybkich (LPU), które działa na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, prowadzone są zaawansowane badania z zakresu optyki laserowej. Pracujący tam naukowcy koncentrują się m.in. na rozwijaniu czułych metod wykorzystujących barwniki organiczne i lasery. Barwniki pobudzane światłem laserowym pozwalają badać różne struktury materiałów biologicznych, takich jak DNA lub białka. Wyniki tych prac mogą znaleźć zastosowanie w diagnostyce genetycznej lub diagnostyce chorób otępiennych. W przyszłości mogą służyć do wczesnego wykrywania tych chorób – wyjaśnia Uniwersytet Warszawski na stronie internetowej.
Doświadczenie przeprowadzone i opisane w „The Journal of Physical Chemistry Letters” polegało na wykorzystaniu metody zwanej laserowaniem. Jest to precyzyjna technika optyczna pozwalająca na wykrycie zmian w strukturze DNA już na poziomie molekularnym.
„Próbki DNA o określonej strukturze można zsyntezować w warunkach laboratoryjnych. Następnie można je rozpuścić w wodzie i w wyniku zmieszania DNA z barwnikiem organicznym Tioflawiną T badać strukturę DNA. Barwnik Tioflawina T ma szczególne znaczenie, ponieważ jest akceptowalnym przez środowisko medyczne znacznikiem wchodzącym w reakcję z chorobotwórczymi białkami i DNA. (…) Nici DNA oplatają Tioflawinę T i poprzez zmianę konfiguracji geometrycznej barwnika intensywność świecenia daje nam odpowiedź, czy łączy się z helisą DNA, czy też z fragmentem, który może brać udział w generowaniu chorób. Ta intensywność świecenia wywodzi się ze wzmocnionej emisji spontanicznej, która jest podstawą do zjawiska zwanego laserowaniem” ─ tłumaczy dr inż. Piotr Hańczyc z Wydziału Fizyki UW, cytowany w prasowym komunikacie.
Jak dodaje naukowiec, różnica między zwykłą fluorescencją a zjawiskiem wzmocnionej emisji spontanicznej polega na dużej zmienności intensywności światła emitowanego przez Tioflawinę T związaną z DNA. „W eksperymencie najbardziej interesujący jest moment, w którym intensywność świecenia próbki rośnie skokowo. Kontrolując moc lasera świecącego na próbkę sprawdzamy, w którym momencie nastąpi skok intensywności świecenia pochodzący od Tioflawiny T, która oddziałuje z DNA. Nadchodzi wtedy moment tzw. progu generacji wzmocnienia emisji, w którym pojawia się bardzo intensywne świecenie. To właśnie ten próg generacji wzmocnienia emisji w Tioflawinie T jest mocno sprzęgnięty z konkretną strukturą DNA. Próg jest dla nas informacją na temat struktury, z którą barwnik oddziałuje. Dowiadujemy się, czy barwnik łączy się z nicią DNA o prawidłowej budowie, czy też z miejscem potencjalnie chorobotwórczym” ─ wyjaśnia dr inż. Piotr Hańczyc.
Prowadzone w LPU prace nad zastosowaniami wzmocnionej emisji spontanicznej w materiałach biologicznych dotyczą nie tylko badań struktury DNA, ale również mechanizmów agregacji białek, które prowadzą do powstawania toksycznych agregatów, tzw. amyloidów, odpowiedzialnych za szereg chorób, w tym choroby Alzheimera i Parkinsona – informuje UW w komunikacie.
Fizycy z UW są też zaangażowani w prace w międzynarodowym konsorcjum pod kierunkiem University of Oxford. Zadaniem naukowców z UW jest opracowanie wczesnych metod wykrywania białek związanych z chorobą Parkinsona. Natomiast konsorcjum pracuje nad szczepionką, która mogłaby zablokować rozwój choroby Parkinsona zanim pojawią się efekty symptomatyczne.
Polacy opracowali atlas, który pomoże lepiej rozumieć mechanizmy rozwoju guzów mózgu
Innowacyjna metoda polskich naukowców przyspieszy proces produkcji leków
Źródło: Nauka w Polsce
