Các nhà nghiên cứu đã tạo ra CaBLAM, một công cụ phân tử dựa trên ánh sáng sinh học để đo hoạt động bên trong tế bào thần kinh còn sống. Kết quả xuất bản trên Nature Methods; phát triển dẫn đầu bởi Nathan Shaner tại UC San Diego và có liên kết tới Bioluminescence Hub, trung tâm ra mắt năm 2017 với khoản tài trợ lớn từ National Science Foundation.
Ánh sáng sinh học được tạo ra khi một enzyme phân giải một phân tử nhỏ và phát ra photon. Khác với kỹ thuật huỳnh quang truyền thống cần chiếu sáng mạnh từ bên ngoài, phương pháp này sinh sáng bên trong mô, nên tránh được photobleaching và tác dụng độc do ánh sáng, đồng thời không cần laze hay sợi quang phức tạp. Do nền mô tối, tín hiệu sinh học nổi bật hơn ngay cả khi ánh sáng bị tán xạ, nên neuron được kỹ thuật hóa phát sáng dễ quan sát hơn.
CaBLAM cho phép ghi với tốc độ cao ở cấp tế bào đơn và dưới tế bào, hoạt động tốt trên chuột và cá zebrafish, và cho phép ghi liên tục trong nhiều giờ (một thí dụ là 5 giờ liên tục). Trung tâm còn phát triển các ứng dụng khác, bao gồm tế bào phát sáng kích hoạt tế bào lân cận và các phương pháp dựa trên canxi để điều khiển hoạt động, cùng mục tiêu tạo cảm biến canxi sáng hơn.
- Hơn 34 nhà nghiên cứu tham gia từ nhiều cơ sở đối tác.
- Kinh phí đến từ NIH, NSF và Paul G. Allen Family Foundation.
Từ khó
- phân tử — Đơn vị nhỏ cấu thành vật chất
- enzyme — Protein xúc tác phản ứng hóa học trong tế bào
- photon — Hạt ánh sáng mang năng lượng nhỏ
- photobleaching — Mất tín hiệu huỳnh quang do chiếu sáng
- tán xạ — Sự lan truyền ánh sáng do va chạm
- cảm biến — Thiết bị đổi tín hiệu vật lý thành điện
Mẹo: di chuột, dùng phím Tab hoặc chạm vào các từ được tô sáng trong bài để xem định nghĩa nhanh ngay khi bạn đọc hoặc nghe.
Câu hỏi thảo luận
- So sánh lợi ích và bất lợi khi dùng kỹ thuật phát sáng bên trong mô thay vì chiếu sáng từ bên ngoài trong nghiên cứu tế bào thần kinh.
- Ghi liên tục trong nhiều giờ trên động vật thí nghiệm có thể mang lại dữ liệu gì và đặt ra những vấn đề đạo đức hoặc thực tế nào?
- Việc phát triển cảm biến canxi sáng hơn có thể thay đổi cách các nhà khoa học quan sát hoạt động thần kinh như thế nào?