Trójwymiarowe odwzorowanie wewnętrznej budowy komórek nerwowych oraz mikroskopowe obserwacje mózgu w żywych organizmach – to tylko niektóre możliwości Pracowni Obrazowania Struktury i Funkcji Tkanek, właśnie uruchomionej w Centrum Neurobiologii Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego w Warszawie. Nowa pracownia powstała w ramach Centrum Badań Przedklinicznych i Technologii CePT i ma charakter środowiskowy i badawczy. Z jednej strony będzie realizowała prace dla naukowców Instytutu Nenckiego i zewnętrznych grup badawczych, z drugiej zajmie się dalszym rozwojem technik obrazowania mikroskopowego.
„W ramach jednego laboratorium udało się nam połączyć wiele technik mikroskopowych, od tych bazujących na analizie praktycznie wszystkich parametrów światła widzialnego po techniki wykorzystujące do obrazowania wiązkę elektronów. Spodziewamy się dzięki temu otrzymywać znacznie pełniejsze obrazy fizjologii komórek i tkanek oraz dokładniejsze obrazy ich struktury. W szczególności będziemy mogli na poziomie mikroskopowym zbierać informacje o tym, co się dzieje w żywej tkance nerwowej”, mówi dr Tytus Bernaś, kierownik Pracowni.
Badania w Pracowni Obrazowania Struktury i Funkcji Tkanek są prowadzone z użyciem mikroskopii konfokalnej i dwufotonowej, obrazowania czasowo-rozdzielczego, mikroskopii superrozdzielczej oraz korelacyjnej. Na uwagę zasługują zwłaszcza pracujące w tandemie konfokalny mikroskop fluorescencyjny i mikroskop elektronowy. Ten unikatowy w skali kraju zestaw łączy wysoką rozdzielczość, charakterystyczną dla technik obrazowania elektronowego, z bogactwem informacji biologicznej niesionym przez obrazy otrzymywane z użyciem światła. Dodatkową zaletą zestawu jest możliwość automatycznego zobrazowania trójwymiarowej struktury spreparowanych tkanek i komórek. Rozdzielczość przyrządów jest tak duża, że umożliwia obserwację nawet nie tylko całych komórek, ale także struktury wewnętrznej ich części (np. samych jąder komórkowych lub aksonów).
Z uwagi na neurobiologiczny charakter większości badań w Instytucie Nenckiego, ważnym elementem wyposażenia nowej pracowni jest mikroskop przeznaczony do szybkiego obrazowania grubych fragmentów żywej tkanki nerwowej. Naukowcy zyskują dzięki niemu możliwość mikroskopowej obserwacji zmian zachodzących w mózgach myszy i szczurów – i to praktycznie w czasie rzeczywistym. Obserwacje pomogą w badaniach nad plastycznością mózgu, która odgrywa istotną rolę w procesach umysłowych związanych m.in. z uczeniem się, pamięcią, starzeniem poznawczym, chorobami Alzheimera i Parkinsona i odzyskiwaniem sprawności po udarze mózgu.
„W najbliższych miesiącach zakończymy też budowę własnego mikroskopu superrozdzielczego, wykorzystującego optykę adaptatywną do modelowania frontu falowego światła”, podkreśla dr Bernaś. Przyrząd, konstruowany we współpracy z grupą prof. Macieja Wojtkowskiego z Instytutu Fizyki Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu, będzie wykorzystywał samą próbkę, zazwyczaj utrudniającą obrazowanie mikroskopowe, jako dodatkowy element optyczny. W efekcie naukowcy spodziewają się otrzymać lepszą rozdzielczość od tej, na którą pozwala optyka mikroskopu. Do analizy obrazu zostaną użyte własne algorytmy, opracowane przez dr. Błażeja Ruszczyckiego z Instytutu Nenckiego.
Centrum Badań Przedklinicznych i Technologii (CePT), w budowie którego uczestniczy Instytut Nenckiego, to największe przedsięwzięcie biomedyczne i biotechnologiczne w Europie Środkowo-Wschodniej. Budżet projektu wynosi ponad 388 mln zł, w tym 85% to wkład Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego. W ramach CePT powstaje zespół powiązanych laboratoriów środowiskowych, integrujących działalność badawczą i wdrożeniową szeregu instytucji naukowych tworzących Centrum Badawcze Ochota. Laboratoria te umożliwią prowadzenie badań podstawowych i przedklinicznych na najwyższym poziomie europejskim w zakresie analizy strukturalnej i funkcjonalnej białek, fizyko-chemii i nanotechnologii biomateriałów, biotechnologii molekularnej, instrumentalnego wspomagania technologii medycznych, patofizjologii i fizjologii, onkologii, genomiki, neurobiologii oraz chorób związanych ze starzeniem.
Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego Polskiej Akademii Nauk, utworzony w 1918 roku, jest największym nieuniwersyteckim ośrodkiem badań biologicznych w Polsce. Do priorytetowych dziedzin podejmowanych w Instytucie należą: neurobiologia, neurofizjologia, biologia i biochemia komórkowa oraz biologia molekularna – w skalach złożoności od organizmów tkankowych przez organelle komórkowe do białek i genów.