Závěrečná zpráva grantu 171/2003/B-FYZ/MFF

Název projektu:Fluorescenční mikroskopie s časovým a spektrálním rozlišením
Hlavní řešitel:Doc.RNDr. Petr Heřman, CSc
Spoluřešitelé: Doc.RNDr. Jaroslav Večeř, CSc.; Doc.RNDr. Dana Gášková, CSc.; Mgr. Roman Chaloupka, Ph.D.; Ing. Kamila Chládková; Mgr. Jan Maláč; Mgr. Jiří Mašín
Období řešení:2003-2003
Celková dotace:158 tis. Kč

Souhrn výsledků

Při řešení projektu bylo přihlédnuto ke zkrácené době řešení grantu na jeden rok. V souladu s hlavními a dílčími cíli projektu bylo dosaženo těchto výsledků:

1. Byla vyvinuta a publikována nová unikátní metoda pro sledování dynamiky uspořádanosti biologických membrán v (pseudo)reálném čase. Využívá vlastností dohasínání fluorescence a fluorescenční anisotropie a při použití rychlého hradlovaného zesilovače obrazu je přímo použitelná pro zobrazovací mikroskopické aplikace. V jednokanálové verzi je implementovatelná s hradlovaným fotonásobičem nebo i s pomocí časově korelovaného čítání jednotlivých fotonů.  Metoda je široce využitelná a byla použita pro sledování posuvů teploty fázového přechodu biologické membrány indukovaného změnami membránového potenciálu.

2. Vývoj, současný stav a prognózy rozvoje fluorescenčních zobrazovacích metod s časovým rozlišením byly shrnuty v kapitole knihy CRC Biomedical Photonics Handbook, Vo-Dingh (Ed.),  CRC Press, 2003

3. V rámci spolupráce s  universitou v  Yamanashi (Japonsko), byly mikrofluorimetrické metody přenosu excitační energie (FRET) a metody analýzy textury obrazu použity pro výzkum topologie jaderné DNA [4]. Bylo zjištěno, že zmíněných metod je možno s úspěchem použít v medicínské praxi pro diagnostiku a klasifikaci rakovinného bujení, což bylo ukázáno na příkladu tumorů štítné žlázy. Výzkum byl prováděn se zřetelem využít pro diagnostiku rakoviny  fluorescenční časově rozlišenou mikroskopii a spektrální zobrazování.  

4. Byly charakterizovány fyzikální vlastnosti GlnBP (glutamine binding protein). GlnBP byl jako zástupce rodiny periplazmatických transportních proteinů testován i z hlediska jeho uvažovaného použití jako fluorescenčního senzoru pro glutamin. Byla prokázána podstatně zvýšená stabilita GlnBP v přítomnosti substrátu, což má podstatné implikace při senzorových aplikacích.

5. Pro mikroskopické aplikace byla zdokonalena elektroporativní metoda fluorescenčního barvení buněk s buněčnou stěnou. Byla zavedena metoda barvení kvasinek pomocí série velmi krátkých vysokonapěťových pulzů a unikátní rychlá metoda kalibrace vnitrobuněčného pH kvasinek využívající zvýšenou permeabilitu buněčné membrány v průběhu elektroporace. Výsledky byly využity ke sledování intracelulárního pH kvasinek.  

6. V rámci spolupráce s Ústavem hygieny a veřejného zdraví při Univerzitě v Bonnu byly vyvíjeny a aplikovány metody fluorescenční detekce biofilmů. Bylo ukázáno, že pomocí fluorescenčních sond lze velmi citlivě detegovat organické znečištění a reziduální zbytky biofilmů na nejrůznějších površích včetně lékařských přístrojů a nástrojů. Metodu lze využít pro zobrazovací aplikace při automatické kontrole účinnosti desinfekce ve stravovacích a medicínských zařízeních.