Enkeltmolekyletagfat eller single particle tracking

Omkring 320.000 danskere lever med en hjertekarsygdom, og mere end hver fjerde dansker dør af en. Men hvordan skal medicin mod disse sygdomme designes, hvis den skal virke bedst muligt? For at finde svaret, skal vi helt ned i nano-skala og undersøge, hvad små selvlysende partikler kan for­tælle os. Forskere fra SDU fortæller om, hvordan de arbejder med moderne mikroskopi i kampen mod sygdomme. Se videoen og læs mere i artiklen nedenunder.

Proteinet Angiotensinreceptoren er en af synderne i forbindelse med forhøjet blodtryk og hjerteanfald, men vi ved ikke præcis, hvordan proteinet opfører sig, og hvordan det forvolder skade. Det er vi nødt til at finde ud af, hvis der skal desig­nes et nyt lægemiddel, der kan modvirke hjertekarsygdomme.

Kan man hæmme en kaskade af signaler?
Angiotensinreceptorer sidder i cellemembraner. Når hormonet angiotensin binder til receptoren, sættes en kaskade af signaler i gang, og disse signaler gør, at musklerne omkring blodårerne trækker sig sammen og øger blodtrykket og presset på hjertet. Hvis man vil forhindre forhøjet blodtryk, kan det derfor være en løsning af hæmme signalerne, og det kan man muligvis gøre ved at hæmme selve receptoren. Men for at designe et lægemiddel, der kan netop det, må man først under­søge, præcis hvad der sker med receptoren, når den binder angio­tensin. Forskerne har mistanke om, at mødet med angiotensin får receptorerne til at binde sig sammen to og to, og at det er det, der gør, at kaskaden af signaler bliver sat i gang. Hvis det viser sig at være rigtigt, vil det være oplagt at designe hjertemedicin, der for­hindrer denne sammenbinding og dermed angriber den mekanisme, der fører til muskelsammen­trækningerne. Men det skal først undersøges, om det faktisk er det, der sker.

Partikler kaster lys over sagen
Eva Arnspang Christensen forsker i biofysik på Syddansk Universitet, og hun er ekspert i en avanceret metode, som netop kan bruges til at følge helt små partikler for at se, hvordan de opfører sig. Metoden kaldes Single Particle Tracking, og den går ud på, at man gør partikler selvlysende og derefter følger deres bevægelser i en cellemem­bran gennem et særligt mikroskop.

Med Single Particle Tracking har det vist sig at være muligt at komme et godt skridt videre i forståelsen af, hvordan kaskaden af signaler, der fører til sammentrækning af musk­lerne omkring blodårerne, sættes i gang. Evas indledende forsøg har nemlig afsløret, at der faktisk sker en ændring af receptorerne, som tyder på en sammenbinding, når de møder angiotensin. Der skal dog flere forsøg til for at finde ud af, om det er muligt at blokere sammen­bindingen, som sætter signalkaska­den i gang. Men resultaterne lover godt for en fremtidig udvikling af lægemidler, der effektivt kan regu­lere et højt blodtryk. 

Single Particle Tracking
Til forsøg med Single Particle Tracking af angiotensinrecepto­rerne bruger man celler fra mus, som tilsættes det DNA, der koder for netop det protein. Dermed bli­ver angiotensinreceptorerne dan­net i store mængder og sætter sig i cellemembranen. Derefter far­ves receptorerne med Quantum Dots, som er nanokrystaller, der kan fluorescere – altså udsende lys. På den måde kan man følge proteinerne i et mikroskop. For at få det fluorescerende farvestof til at lyse, skyder man energi ind i nanokrystallernes elektroner. Man kalder det at excitere dem, og det gøres ved at lyse på dem med blåt lys fra en UV-lampe. Når elektro­nerne exciteres, kommer de op på et højere energiniveau i forhold til deres grundtilstand, men her bliver de ikke længe. Snart falder elektronerne tilbage til grundtil­standen, og når de gør det, udsen­der de rødt fluorescerende lys. Med et fluorescensmikroskop kan man opfange det røde lys, og på den måde kan man følge nano­krystallernes færden – og dermed angiotensinreceptorernes bevæ­gelser i cellemembranen.