تقنية ليزرية جديدة تسمى FLUCS (Focused Light-induced Cytoplasmic Streaming) تتيح التأثير والتحكم المحدد في حركة الخلايا الحية والأجنة. تم تطوير هذه التقنية في معهد ماكس بلانك لأبحاث علم الخلايا الجزيئية والوراثة وتم منح ترخيص لشركة Rapp OptoElectronic لاستخدامها، ويمكن أن تساعدنا في فهم أفضل لاضطرابات التطور الجنيني. كوحدة إضافية للمجاهر عالية الدقة، ستحسن FLUCS ليس فقط البحوث الخلوية والطبية في المستقبل، ولكنها ستفتح أيضًا إمكانيات جديدة في مجال الميكروفلويديكس.
في علم الخلايا والبحوث الطبية، يتم استخدام طرق تصوير قوية لمراقبة وتحليل العمليات الحيوية في الخلايا. إن التلاعب المستهدف للخلايا في ظروف مسيطر عليها هو تحدي كبير في فهم العمليات والعلاقات السببية. لذلك، يعتمد الباحثون على أدوات فعالة تمكنهم من التلاعب بمكونات فردية في الخلية لاستكشاف تأثيراتها على الآليات والتفاعلات داخل الخلية. ومع ذلك، يواجهون مشكلة شائعة مع الطرق التقليدية للتلاعب بالخلايا، حيث يتم إحداث تشوه في العينة بسبب التلاعب وبالتالي تتحرف النتائج. تتيح طريقة FLUCS الجديدة الآن التلاعب غير الغازي بالخلايا لأول مرة، على سبيل المثال في علم التطور.
تعتبر FLUCS طريقة للتلاعب الضوئي تسمح بالتأثير والتحكم المحدد في حركة الخلايا والأجنة باستخدام أشعة الليزر. تحدث الشعاع تأثيرًا حراريًا محددًا في السيتوبلازما. هذا التغير المحلي يعمل على تغيير كثافة ولزوجة وسط السائل ويسبب تدفقًا بسبب نقطة الليزر المتحركة بسرعة. على عكس الطرق التقليدية مثل القاطع الضوئي، تتحرك الجزيئات الحيوية المعلقة في السيتوبلازما مباشرة دون الحاجة لتعديل العينة. ولا يزال بإمكانها التفاعل بحرية مع بيئتها. يمكن استخدام الطريقة بشكل خاص لتوضيح الأسئلة المهمة حول التطور الجنيني.
تمكن فريق بحث بقيادة موريتز كرايسينج من معهد ماكس بلانك (الآن في معهد كارلسروه للتكنولوجيا) من توليد تيارات مسيطر عليها في أجنة الديدان الحية ونقل الجزيئات الحيوية إلى أجزاء مختلفة من الجنين المتنامي. من خلال إعادة توزيع مستهدفة، نجحوا في دراسة أهمية حركة السيتوبلازما لتقطير البويضات وبالتالي السؤال حول الجزيء الذي يجب أن يذهب إلى أي مكان تحديدًا أثناء التطور.
منتج جاهز للسوق
كجزء من التعاون التنموي، تم نقل تقنية FLUCS من معهد ماكس بلانك إلى شركة Rapp OptoElectronic. بناءً على التطوير المشترك الناجح واتفاقية الترخيص التي تم التوصل إليها، تقدم Rapp OptoElectronic منتج FLUCS كمنتج جاهز للسوق للباحثين والمستخدمين الصناعيين في جميع أنحاء العالم. يقع النظام التجريبي في مرفق الميكروسكوبية الخفيفة (LMF) في معهد ماكس بلانك لعلم الخلايا الجزيئي والجينات في دريسدن. هنا، يتاح FLUCS للعلماء المهتمين من داخل وخارج الجمعية ماكس بلانك لأبحاثهم. يتم دمج الجهاز كوحدة إضافية للمجهرات عالية الدقة عبر واجهات قياسية ويمكن استخدامها بسهولة للتلاعب الضوئي.
"تملأ FLUCS فجوة في التقنيات السابقة المتاحة للتلاعب الدقيق لدراسة أسباب وعواقب الحركة داخل الخلية. يتم استدعاء تدفقات السوائل الموجهة بتسخين العينة بشكل معتدل باستخدام نقطة الليزر. يمكن تحديد مساراتها بسهولة باستخدام البرمجيات السهلة الاستخدام، على سبيل المثال كخط أو دائرة أو شكل حر. بهذه الطريقة، يمكن نقل مكونات الخلية مثل الأعضاء وبروتينات PAR وحتى الكروماتين بحرية في نواة الخلية دون الحاجة إلى تثبيتها أو إصلاحها "، يقول سفين فارنك، المدير التنفيذي لشركة Rapp OptoElectronic.
تطبيقات متنوعة
التطبيقات الممكنة متنوعة. في علم الخلية، يمكن استخدام التيارات السيتوبلازمية المُولّدة اصطناعيًا، على سبيل المثال، لعكس بروتينات PAR وبالتالي التأثير على التطور الجنيني. في البحوث الطبية، على سبيل المثال، يمكن أن تُدرس آليات الجزيئات ومسارات الإشارة في الخلايا بشكل أفضل ويمكن دعم تطوير الأدوية. في مجال الميكروفلويدكس، يمكن دراسة سلوك كميات السوائل في نطاق الميكرو أو البيكوليتر بتفصيل أكبر بفضل FLUCS، مما يدعم أساليب جديدة في تكنولوجيا القياس المختبري ومراقبة الجودة وسلامة الغذاء.
"نحن سعداء بأن التعاون الناجح بين معهد ماكس بلانك لعلم الخلايا الجزيئي والجينات وشركة Rapp OptoElectronic سيُقدِّم إلى السوق منتجات تجارية من الدرجة الأولى تفوق بكثير حالة الفن الحالية. يجعل FLUCS المجهرية تفاعلية ويفتح آفاقًا جديدة لمجموعة متنوعة من مجالات البحث "، وفقًا لما صرح به برند كتورتيكا، مدير ترخيص البراءات والتراخيص في Max Planck Innovation، وهي منظمة نقل التكنولوجيا لجمعية ماكس بلانك.
