Mikroskop kan skada celler redan vid låg ljusnivå
När man studerar levande celler i mikroskop kan cellerna skadas av ljuset, vilket betyder att själva undersökningsmetoden kan påverka de forskningsresultat man får. Cellerna påverkas vid en förvånansvärt låg ljusintensitet, visar en ny doktorsavhandling från Chalmers. Avhandlingen bidrar också till utvecklingen av kvantitativ optisk mikroskopi.
Ett av de viktigaste verktygen för cellbiologisk forskning är det så kallade fluorescens-mikroskopet. Med hjälp av ett sådant mikroskop kan man till exempel se var i cellen specifika proteiner befinner sig, hur de rör sig och om de samverkar med andra proteiner.
Men mikroskopets ljus kan skada cellerna och därmed förändra resultaten från mätningen. Katarina Logg, som nyligen doktorerade vid Chalmers, har undersökt detta fenomen i jästceller, och kan nu ge råd om hur man minimerar risken för ljusinducerade skador på cellerna.
– Mina resultat visar att cellerna inte påverkades av ljusdoser under 0,16 joule per kvadratcentimeter. Om man behöver använda starkare ljus än så är det bäst att fördela ljusdosen över en lång exponeringstid, eftersom det stressar cellerna mindre än en kort exponeringstid, säger Katarina Logg.
Hon har fått fram sina resultat genom att undersöka ett speciellt protein som är en välkänd stressindikator hos jästceller. Om detta protein är aktiverat vet man att jästcellerna är utsatta för stress, och därmed beter sig annorlunda än i normala fall. Resultaten visade att jästcellerna blev stressade av betydligt lägre ljusnivåer än vad som visar sig om man bara tittar på cellernas tillväxt eller utseende.
Resultaten kommer att publiceras i den vetenskapliga tidskriften FEMS Yeast Research, och Katarina Logg berättar att de fyller en kunskapslucka som hittills har funnits när det gäller fluorescens-mikroskopi.
– Det har gjorts väldigt lite forskning om hur ljuset inverkar på cellerna, och det är lätt att tro att cellerna inte är påverkade om man inte ser några förändringar i tillväxt och utseende. Jag saknade själv instruktioner om hur man ska undvika ljusskador när jag började forska.
Hennes handledare Mikael Käll säger att det är intressant att vanlig bagerijäst reagerar på så pass låga ljusnivåer.
– Bagerijäst är en av de viktigaste modellorganismerna inom cellbiologin. Nu vet vi att dessa celler påverkas av en förvånansvärt låg ljusintensitet, betydligt lägre än vad vi hade förväntat oss. Det är mycket möjligt att även andra celler, till exempel humana celler, har en liknande stressreaktion på ljus från mikroskop.
Katarina Logg är hans första doktorand inom ett tvärvetenskapligt samarbete, där hans forskargrupp inom bionanofotonik samarbetar med biologer och matematiker.
Avhandlingen presenterar också algoritmer för automatisk bildanalys vid optisk mikroskopi. Dessa algoritmer ingår i ett nytt mjukvarupaket för bildanalys, som har utvecklats i ett samarbete mellan Fraunhofer-Chalmers forskningscentrum för industriell matematik och Mikael Källs forskargrupp.
Mjukvarupaketet kan användas för att göra kvantitativa undersökningar med optisk mikroskopi. Idag görs bildanalyserna vanligtvis manuellt, men manuella analyser är oftast kvalitativa och subjektiva. Med en kvantitativ analysmetod får man ett mer objektivt resultat, och kan göra mer resurskrävande analyser, till exempel mäta utbredningen av ett visst protein i en hel cellpopulation över tid.
Avhandlingen “Development of quantitative optical microscopy methods for single cell analysis” försvarades den 3 april.
Kontaktinformation
För mer information, kontakta:
Katarina Logg, Bionanofotonik , Institutionen för teknisk fysik, Chalmers tekniska högskola
Tel: 031-772 80 39 Mobil: 0706-87 71 39
katarina.logg@chalmers.se
Handledare: Mikael Käll, Bionanofotonik , Institutionen för teknisk fysik, Chalmers tekniska högskola
Tel: 031-772 20 90
mikael.kall@chalmers.se
