עבור כל אותם ביולוגי תאים שהיו להם בקשה אחת פשוטה - תאים מצוידים בקורות לייזר זעירות של פריקין - צוות הרווארד למעשה גרם לזה לקרות. היכולת לכוון לייזרים זעירים למסע פנטסטי בגוף יכולה לאפשר חבילה של יישומים רפואיים, החל מהעברת תרופות ועד מעקב אחר גידול הגידול.
תוכן קשור
- כדי להיפטר מהזבל בחלל, הפיל אותו בעזרת לייזרים
- גלי קול יכולים לעזור למצוא תאי סרטן חמקמקים
"אנו מקווים להשתמש בתא כמכונה ביולוגית, המתוכנתת על ידי ה- DNA שבתוכו, שיכולה לספק לייזר למטרה", מסביר סוק-היון (אנדי) יון מבית הספר לרפואה של הרווארד.
האור משמש כדי לראות בתוך תאים עם מכשירים כמו אנדוסקופ חד-תא, אך השימוש בו הוגבל למקומות נגישים יותר כמו העור, מכיוון שאורו אינו חודר היטב לרקמה עמוקה יותר. הוספת צבעי פלואורסצנט וחלבונים לתאים יכולה לעזור למדענים לאתר ולבדוק אותם עוד יותר בגוף. אולם נהלים אלה מייצרים קשת רחבה של פליטות, אשר יכולות להקשות על בחירת נתונים ספציפיים לתאים מבין כל פליטת הרקע המיוצרת על ידי מולקולות ברקמות ביולוגיות.
הכנס למיקרו-לייזר, אשר עשוי לספק דרך מדויקת וחודרת בהרבה לתמונה, לפקח ואולי אפילו לסייע לתאים חיים.
"אנו רוצים להמציא את הלייזר מחדש ליישומים רפואיים", אומר יון. "במקום לשאול את הלייזרים שהומצאו על ידי התעשייה מסיבות שונות אחרות, עשינו אותם עם חומר ביולוגי, וקטנים מאוד, כך שניתן יהיה להשתיל אותו או להזריק אותו לגוף עם מעט בעיות ליישומים על בסיס אור איפה שזה כרגע לא מעשי להעביר אור. "
לייזר טיפוסי מלהיב אטומים כך שהם פולטים אור באורך גל מסוים ואז מקפיץ את האור בין זוג מראות כדי להגביר את האפקט. אחת המראות שקופה חלקית, ומאפשרת לכמה אור לברוח בקורה צרה - זהו הלייזר. המפתח לבניית לייזר בתוך תא הוא יצירת מיקרו-אורונטור אופטי - גרסה מיניאטורית של מערך זה המגביל אור כך שהוא יסתובב בתוך כדור קטן, שם הוא נלכד על ידי שבירה על פני הכדור.
הצוות של יון עשה זאת בשתי דרכים שונות. גרסה רכה נוצרה על ידי הזרקת טיפת שמן קטנה או שומנים טבעיים בשומן המעורבבים עם צבע ניאון לתא. בגרסה קשה השתמשו במקום חרוזי קלקר ניאון. בכל מקרה, התא כולו התרגש מדופק של ננו-שניה שהפיק אור, שנלכד אז בתוך הכדור.
"זה כמו כשאתה בחדר ריק ותדר קול מסוים מהדהד", מסביר יון. "אבל אם החדר סוחט, אם הצורה והגודל משתנים, גם התדר התהודה משתנה. אנו עושים את אותו הדבר, באופן עקרוני, בסולם התדרים האופטי. אור מסוים מהדהד, וככל שהוא מסובב את החלל הוא מתגבר ובסופו של דבר הופך לפלט הלייזר. "
הדיוק הקיצוני של הפלט הזה הוא דבר שהופך את הלייזרים הזעירים למבטיחים כל כך. גרסאות הטיפות הרכות משנות את צורתן בצורה כה קלה כאשר הם נמצאים תחת לחץ, וכי עיוות גורם שינוי גלוי בספקטרום הפליטה של הלייזר, כך שאפשר אפילו לרשום שינויים דקים בתא בפרטי פרטים. באופן דומה הצוות יכול לייצר לייזרים באורכי גל שונים במקצת על ידי שינוי גודל החרוזים הקשים - מה שמאפשר להם לצבוע ייחודיות תא בודד ולתייג פוטנציאל אלפי תאים שונים ברקמה יחידה, כך עולה מהמחקר שפורסם השבוע ב- Nature Photonics .
תמונה קונפוקלית של תא שומן בודד מציגה טיפת שומנים גדולה (כתומה) וגרעין התא הקטן (כחול). טיפת השומנים בתוך התא יכולה לשמש כלייזר טבעי. (Matjaž Humar ו- Seok Hyun Yun) 
סיב אופטי מוחדר לחתיכת עור חזיר כדי לעורר את אור הלייזר שנוצר על ידי תאי השומן התת עוריים. (Matjaž Humar ו- Seok Hyun Yun) 
תמונה קונפוקלית מציגה תאים (ירוקים), הגרעינים שלהם (כחולים) ואת טיפות השמן המוזרקות (אדום) שפועלות כלייזרים מעוותים בתאים. (Matjaž Humar ו- Seok Hyun Yun) 
מספר תאים המכילים לייזרים (ירוק), בהם ניתן להשתמש כדי לתייג ייחודי אלפי תאים. (Matjaž Humar ו- Seok Hyun Yun) תאים חיים הם מנגנון המסירה האידיאלי להשגת המיקרו-פלסטרים האלה היכן שהם יכולים לעשות את הטוב ביותר. לדוגמה, ניתן למקד תאים חיסוניים להגיב לבעיות ספציפיות, כך שיוכלו לספק לייזר לקשור עם גידול או מיקום מחלה אחר. כאשר הוא נמצא במקום, אור לייזר מכוון דק יכול לבצע כל מספר יישומים.
"הפסגות הספקטרליות של הלייזר רגישות מאוד לסביבה המקומית, ותוכלו לעצב את הלייזר כך שהוא ירגיש סמנים ביולוגיים מסוימים וישנה את אורך גל הפלט כשהם משתנים אפילו במשמרות זעירות, " מציין יון. משמעות הדבר היא שהלייזר יכול לספק מידע מפורט מאוד על משטחי תא, הורמונים ואפילו על ייצור החלבון של התא. ניתן להשתמש בלייזרים גם כדי לתייג תאים בודדים ובכך לצייר תמונה הרבה יותר מפורטת על האופן שבו אובייקט גדול יותר, כמו גידול, משתנה לאורך זמן.
"אתה יכול לראות בדיוק לאן התאים האישיים הולכים בגוף, אילו גרורות עוברות גרורות מוקדם יותר מאחרים, ולחקור את צמיחת הצטמקות הגידול ברמת התא האישית", אומר יון.
אולי המבטיח ביותר הוא הפוטנציאל לא רק לפקח על ההיבטים של בריאות האדם אלא לשפר אותם באופן פעיל, הוא מוסיף: "ניתן גם להעמיס את התאים המצוידים בלייזר בתרופות המופעלות על ידי אור ולהעבירם למקום ספציפי, שם הם יכול לשמש להרוג גידול, למשל. "
