Sledovat interakci v krevním séru je jako sedět v kotli na stadionu ****************************************************************************************** * Sledovat interakci molekul v krevním séru je jako sedět v kotli na stadionu ****************************************************************************************** „Fascinuje mě ta šíře oblastí, do níž nám biosenzory umožňují nahlédnout. Dokážeme jejich detekovat molekuly související se vznikem a rozvojem nemocí, toxiny ze sinic, bakterie ve a podobně,“ říká letošní laureátka Bolzanovy ceny Markéta Bocková, která se svými kolegy p novou generaci optických biosenzorů s povrchovými plazmony, které umožní studium molekulár komplexních roztocích. Co vlastně jsou optické biosenzory s povrchovými plazmony? Jedná se o jednu z nejrozvinutějších optických metod pro přímou detekci chemických a biolo a pozorování interakcí biomolekul v reálném čase. Povrchový plazmon je speciální elektroma podobně jako světlo, která vzniká na povrchu tenkých kovových vrstev nebo částic. V našich využíváme povrchové plazmony buzené na rozhraní čipu se zlatou vrstvičkou a kapalného vzor zkoumat. Na čipu jsou ukotveny speciální molekuly – receptory. Ty fungují jako „pasti“ sch a zachytit látku, kterou potřebujeme detekovat nebo sledovat její interakci. Jakmile se mo „pasti“ zachytí, změní se na povrchu kovové vrstvy index lomu (prostředí se zahustí), což rychlosti povrchového plazmonu. A tuto změnu rychlosti my dokážeme velmi přesně měřit. To biosenzorům unikátní citlivost a umožňuje nám to detekovat extrémně nízké koncentrace hled Hledáte vždy jednu konkrétní molekulu? My tu konkrétní molekulu nevidíme přímo, ale zprostředkovaně podle toho, jak se mění vlast plazmonu. Změna rychlosti i její průběh závisí na tom, jaký typ molekuly a v jakém množstv jaká je interakce mezi molekulou a receptorem na povrchu a na spoustě dalších parametrů. R velmi selektivní, ale zároveň pro různé látky existují různé receptory. Proto umíme vyvino pro velmi citlivou detekci jedné konkrétní látky tak biosenzor, který kombinuje různé rece desítky látek současně. V čem je tato metoda výjimečná? Kromě vysoké citlivosti především svou univerzálností. Díky velkému množství typů receptor detekovat velmi širokou škálu molekul – od toxinů přes nukleové kyseliny a proteiny až po buňky. S tím souvisí využití našich biosenzorů v mnoha různých oblastech jako lékařská dia kontrola kvality potravin nebo monitorování životního prostředí. Ale musíte vědět, co hledáte. Ano, většinou ano. V medicínských aplikacích se zaměřujeme především na tzv. biomarkery – které charakterizují určitý biologický stav a změna jejich koncentrace nebo vlastností můž patologickým procesem nebo být reakcí na terapeutický zásah. Nejčastěji jako receptory vyu nebo nukleové kyseliny, které interagují se svým protějškem na principu „zámek a klíč“ a k bází. Díky tomu specificky vychytávají jen hledané molekuly. Neruší vás ty ostatní molekuly, které vidět nechcete? Samozřejmě. Je to jedna z největších výzev při vývoji biosenzorů. Zejména v reálných vzorc plazma nebo sérum pacientů, pozn. redakce) je řada molekul, které nás nezajímají, ale je j o několik koncentračních řádů více než „našeho“ biomarkeru. Tyto molekuly se mohou nespeci na povrch čipu, kde generují falešně pozitivní signál, a mohou tím přehlušit specifický si Studujete-li interakci molekul v jednoduchém roztoku, je to podobné, jako když si spolu po v klidu v ústraní a dobře si rozumíme. Pokud chceme tu samou interakci pozorovat v reálném roztoku, například krevním séru, je to jako bychom se snažily povídat si v kotli fotbalové Daří se vám to? Ve spolupráci s kolegy z Ústavu hematologie a krevní transfuze jsme vyvinuli čip, který má proteinové receptory, které souvisí s melodysplastickým syndromem (onemocnění krvetvorby, a jejichž koncentrace v krvi se v průběhu tohoto onemocnění mění. V tomto případě sledujem proteinových receptorů se vzorkem krevní plazmy pacienta jako s celkem, necílíme na jednu konkrétní interakci, ale zajímá nás, zda se profil interakcí mění podle stádia onemocnění. syndrom se až ve třiceti procentech případů může přehoupnout do akutní myeloidní leukemie, přesně neví, kdy a proč se tak děje. Náš výzkum tak snad přispěje k pochopení vzniku tohot onemocnění. Díky tomu, že spolupracujete s lékaři a pracujete se vzorky pacientů, má vaše činnost jasn praxe. To je právě to, co mě na tom nejvíce baví, a proto se využití biosenzorů s povrchovými pla medicinální diagnostice věnuji už od magisterského studia. Kromě myelodysplastického syndr pracovišti věnujeme i dalším onkologickým onemocněním nebo Alzheimerově chorobě. Fascinuje oblastí, do níž nám biosenzory umožňují nahlédnout. Dokážeme jejich prostřednictvím deteko související se vznikem a rozvojem nemocí, toxiny ze sinic, bakterie ve vzorcích jídla a po Jak se dnešní přístroje liší od těch, s nimiž jste začínala? Nyní pracujeme již s jejich několikátou generací. Ty první nebyly tak citlivé a robustní a funkcí. Naší velkou výhodou je, že si dokážeme nejen čipy, ale i samotné přístroje vyrobit i komerční přístroj, ale my vědci s ním pracujeme neradi. Když se něco během experimentu p nás taková černá skříňka. Naopak, pokud pozorujeme zvláštní chování během experimentu v ná zařízeních, máme mnohem větší šanci problém odhalit. Náš výzkum biosenzorů je ale mnohem š instrumentace zahrnuje i výzkum plasmonických jevů, které naše biosenzory využívají, vyvoj funkčních vrstev, které rozpoznávají vybrané molekuly a chrání povrch biosenzoru před nesp adsorpcí, a aplikace biosenzorů pro detekci biomolekul a studium biomolekulárních interakc Trávíte v laboratoři hodně času? Ano, ale stejně důležitá je práce mimo laboratoř, kdy analyzuji výsledky a plánuji další ú týmu, takže řadu experimentů provádí kolegové. Jak moc je vaše práce časově náročná? Věda se nedělá od osmi do půl páté, ale tak, jak to vyžaduje experiment. Jeden možná troch byl, když jsme studovali interakci enzymu, který pro nás připravili kolegové z Biotechnolo Věděli jsme, že asi do čtrnácti hodin od přípravy enzym začne ztrácet svoji aktivitu a umí uspořádali několikadenní „měřící“ maraton, v jehož průběhu jsme udělali velkou sadu experi jely nonstop, pracovali jsme na směny i v noci. Kolegové, kteří bydlí daleko, měli zajiště ústavní ubytovně. Bylo to celkově logisticky náročné. Spoustu času jsme věnovali i příprav bylo perfektní a v daný čas bezproblémově fungovalo. Bylo to hektické, ale také úžasná výz RNDr. Markéta Bocková, Ph.D. Absolvovala magisterské studium na katedře biochemie PřF UK [ URL "https://www.natur.cuni. disertační práci věnovanou biosenzorům získala v červnu Bolzanovu cenu. Nyní působí jako p www.ufe.cz/cs"]