Skarpare mikroskopibilder utan dyr och komplicerad teknik. I det EU-finansierade projektet ”4 for 2” var målet att utveckla en helt ny typ av smarta molekyler för att märka upp celler och på så sätt använda ljus från enklare mikroskop mer effektivt. Efter tre år är det dags att summera utfallet av projektet.
Multifotonmikroskopi används inom biomedicinsk forskning för att studera celler och vävnader. Idag används oftast så kallad tvåfotonsmikroskopi för att ta bilder av skeenden i celler, men tekniken har sina begränsningar när det gäller upplösningen på bilderna.
För att få ännu tydligare bilder kan fyrfotonsmikroskopi användas. Men dessa instrument är mycket dyra och när man studerar biologiskt material kan det skadas av det kraftfulla laserljus som krävs.
− I projektet ”4 for 2” har vi utvecklat molekyler för att kunna se detaljer och följa olika förlopp i celler på molekylärnivå med den mer vanliga tvåfotonsmikroskopin, fast vi har till och med fått bättre upplösning än med motsvarande fyfotonsmikroskopi, säger projektets koordinator Joakim Andréasson, professor på institutionen för kemi och kemiteknik vid Chalmers tekniska högskola.
Han fortsätter:
− På sikt kan resultat från sådana studier ge nya insikter om sjukdomar, läkemedel och livets allra minsta byggstenar.
Dubbelt så bra upplösning
Forskarna har skapat molekylerna genom att koppla samman fluorescerande färgämnen med så kallade molekylära fotoswitchar, små molekyler som ändrar egenskaper när de belyses. Idén med projektet är att visa att kombinationen kan användas för att ge bättre upplösta bilder.
När de cellprover som färgats in undersöks med tvåfotonsmikroskopi reagerar molekylerna istället som att de blir belysta av det ljus som används i fyrfotonsmikroskopi, men med dubbelt så bra upplösning.
− I en nyligen publicerad studie i Nature Communications har vi visat att molekylerna uppvisar ett fyrfotonsuppträdande även om vi använder tvåfotonsmikroskopi. Fortsatta studier krävs för att optimera tekniken, främst vad det gäller studier i biologiskt relevanta miljöer, så som levande celler säger Joakim Andréasson.
Bred kompetens − projektets framgångsfaktor
Projektet ”4 for 2” beviljades 2,3 miljoner euro över tre år av EU-initiativet Pathfinder Open. Projektet är ett samarbete mellan fyra universitet: Chalmers tekniska högskola, Göteborgs universitet, KU Leuven i Belgien och University of Huelva i Spanien. Joakim Andreasson beskriver den samlade och breda kompetensen − från experter inom organisk kemi, spektroskop och fotofysik till kemisk biologi − som projektets stora styrka och framgångsfaktor.
− Det stora projektanslaget gav oss också möjligheten att satsa på att skapa kvalitet i våra resultat utan stress. Vi har kunnat anställa dedikerad personal och har låtit forskningen få ta tid. Nu när projektet går mot sitt slut ser vi att vi har lyckats väldigt väl i att leverera det vi lovade i vår ansökan, samtidigt som vi genererat en mängd ytterligare resultat som vi kan arbeta vidare med. Detta hade naturligtvis underlättats av fortsatt finansiering, vilket vi aktivt söker i nuläget, säger Joakim Andréasson.
Urval av publikationer från projektet
- Exploiting negative photochromism to harness a four-photon-like fluorescence response with two-photon excitation. Publicerad i Nature Communications.
- Heteroaryl iminothioindoxyl (HA-ITI) photoswitches via regioselective aza-Wittig synthesis: unifying red-shifted absorption, large E/Z band separation, and tunable thermal recovery. Publicerad i Chemical Science.
Kontakt
- Professor (N2), Kemi och biokemi, Kemi och kemiteknik