Franja Žišt
Krio-transmisijski elektronski mikroskop je že težko izgovoriti, kako težko ga je šele uporabljati. A tudi pri nas imamo vrhunske znanstvenike, ki to znajo. Le da do sedaj niso imeli te priložnosti, ker takega mikroskopa nismo imeli. Naši raziskovalci so zato morali pomoč pri raziskavah iskati pri kolegih iz tujine, pogosto denimo Špancih ali Nemcih, čez mesec dni ali pa vsaj ob koncu leta, ko bo popolnjena tudi vsa druga oprema, ki jo potrebujejo za uporabo novega mikroskopa, pa bodo vse raziskave lahko izvajali na Kemijskem inštitutu v Ljubljani.
Strukture molekulskih sistemov v treh dimenzijah pri visokih ločljivostih
Kakšen sploh je mikroskop, ki niti približno ne spominja na mikroskope iz šolskih učilnic in predavalnic, in kaj počne? "Krio-elektronska mikroskopija (krio - EM) je ena izmed metod, ki se uporablja v strukturni biologiji za določanje tridimenzionalnih struktur molekulskih sistemov, kjer meritve potekajo v območju kriogenih temperatur (približno –180°). Vzorci, pripravljeni v zamrznjenih oblikah, so obsevani z visokoenergetskim žarkom elektronov. Nastali sipani elektroni nato prehajajo skozi lečo in posledično dobimo na detektorju povečane slike naših vzorcev. Iz teh slik nato rekonstruiramo strukture opazovanih molekulskih sistemov v treh dimenzijah pri visokih ločljivostih, blizu atomskim," odgovarjajo na Kemijskem inštitutu.
S to tehniko lahko vidimo položaje posameznih atomov in tudi vezavo majhnih molekul na biološke tarče, kar je še posebej pomembno pri razvoju zdravil
Hiter napredek v zadnjem desetletju
Začetki elektronske mikroskopije segajo v prvo polovico prejšnjega stoletja, v zadnjem desetletju pa je ta tehnika izjemno napredovala predvsem zaradi razvoja postopkov priprave kakovostnih vzorcev za delo pri nizkih temperaturah, tehnološkega razvoja mikroskopov in detektorjev, pa tudi zaradi programske opreme za obdelavo podatkov, izpostavljajo na inštitutu. "V strokovni literaturi se za ta izjemni napredek v krio-EM zelo pogosto uporablja izraz revolucija v ločljivosti. S krio-EM danes pri visoki ločljivosti določamo strukture velikih bioloških molekul in molekularnih strojev, kot je denimo kromatin, pa tudi strukture različnih tipov nukleinskih kislin, intracelularnih veziklov, membranskih por, jedrnih por, ribosomov, proteasomov, ionskih kanalčkov, virusov in tako dalje. Poleg tega prihaja v zadnjem času tudi do velikega napredka pri določanju struktur vse manjših posameznih bioloških molekul. Še več, s to metodo lahko pridobimo informacije o različnih konformacijah iste molekule. To omogoča izdelavo animacij, ki ponazarjajo, kako molekule v procesu delovanja znotraj celice spreminjajo svojo strukturo," so navdušeni raziskovalci.
Dr. Roman Jerala: "Nekaj popolnoma drugega je, če imaš tak mikroskop v hiši - lahko smo hitrejši, boljši"
Osnova na področju ved o življenju
"To je pravzaprav osnova, če želiš delati na področju ved o življenju. Elektronski mikroskop je osnovna oprema, na kateri bomo lahko določali strukture. Za ERC-projekt delamo proteinske kletke in to je idealna tehnika, s katero bomo lahko to proučevali. Dizajniramo proteine in moramo preveriti, če je oblika taka, kot želimo, in z nobeno drugo metodo nismo mogli tega narediti. Doslej smo se zanašali na sodelovanje s tujino, kjer je pač šlo. Videli smo, da če bomo čakali, da denar pade z neba, ne bo nič. Zato smo tudi sredstva iz ERC-projekta namenili za nov mikroskop. Nekaj popolnoma drugega je, če imaš tak mikroskop v hiši - lahko smo hitrejši, boljši in ne nazadnje nas tudi drugod bolj resno vzamejo, ker vedo, da delamo kvalitetno znanost," je ob predstavitvi novega mikroskopa dejal eden naših najuspešnejših znanstvenikov dr. Roman Jerala s Kemijskega inštituta, prejemnik denarja za vrhunsko raziskovanje, ki ga podeljuje Evropski raziskovalni svet (ERC).
Mikroskop za 2,5 milijona evrov
Investicija, ki je vključevala mikroskop, dve napravi za pripravo vzorcev, nekaj manjših komponent za normalno delovanje mikroskopa ter potrebne manjše posege v prostor, kjer je mikroskop nameščen, je vredna približno 2,5 milijona evrov. Za primerjavo, na Češkem in Poljskem imajo tovrstne mikroskope, ki so dvakrat dražji od našega. Večji delež je financiral Kemijski inštitut, približno petino Agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije, manjše deleže so prispevali še ljubljanski fakulteti za kemijo in kemijsko tehnologijo ter farmacijo in Nacionalni inštitut za biologijo. Novi mikroskop se nahaja v kletnih prostorih Preglovega raziskovalnega centra na Kemijskem inštitutu. Celotna zgradba centra je bila zgrajena namensko za namestitev različnih kompleksnih raziskovalnih metodologij, kot so elektronska mikroskopija in jedrska magnetna resonanca, pravijo na inštitutu: "Te aparature so zelo občutljive in zahtevajo ustrezno temperaturo, vlago, izolacijo od mehanskih, magnetnih, električnih in ostalih okoljskih vplivov. Prostora, ki ju potrebujemo za namene krio-EM, sta bila torej že v veliki meri pripravljena, morali smo ju le še dodatno opremiti z dodatnim prezračevanjem, pregradno steno in potrebnimi napeljavami. "
"Čestitam Sloveniji!"
"Čestitam Sloveniji za doseganje visokega standarda. Današnji dogodek kaže, da ste ujeli preostalo Evropo in svet," je bil ob inavguraciji novega mikroskopa navdušen Nobelov nagrajenc dr. Joachim Frank, ki je eden od začetnikov razvoja krioelektronske mikroskopije. Nobelovo nagrado za področje kemije si je leta 2017 zaslužil prav s ključnim prispevkom pri razvoju krio-eleketronske mikroskopije, te revolucionarne metode za določanje strukture biomolekul v nativni obliki pri visoki ločljivosti. Joachim Frank, ki je doktoriral na Tehniški univerzi v Münchnu, je profesor na Odseku za biokemijo in molekulsko biofiziko ter na Odseku za biološke znanosti na Univerzi Columbia v New Yorku in je o tem, zakaj je naša pridobitev tako pomembna, zaključil: "Strukturne raziskave v biologiji so v porastu in ni se nam treba več zanašati na starejše tehnike, mnogo molekul z drugačnimi mikroskopi sploh ne moremo odkriti. Zato je pomembno za državo, če hoče tekmovati z drugimi, da ima tak elektronski mikroskop."
