השיטה, המבוססת על פיזור ראמאן מעורר (stimulated Raman scattering, SRS), פועלת באמצעות מדידת הריטוטים של הקשרים הכימיים בין האטומים השונים.
שיטה חדשה של מיקרוסקופיה רגישה ביותר, שפותחה באוניברסיטת הרווארד, תוכל להרחיב במידה ניכרת את הגבולות של דימות (הדמיה) ביו-רפואית עכשווית, ותאפשר למדענים לאתר את מיקומם המדויק של תרופות ותוצרי-הפירוק שלהן בתאים החיים וברקמות מבלי הצורך להשתמש בכל סוג שהוא של סמן פְלוּאוֹרֶסְצֶנְטִי.
השיטה, המבוססת על פיזור ראמאן מעורר (stimulated Raman scattering, SRS), פועלת באמצעות מדידת הריטוטים של הקשרים הכימיים בין האטומים השונים. מיקרוסקופיה מסוג זה תוכל לספק למדענים צורה חדשה של דימות ביולוגי תלת-מימדי ובזמן אמת ללא הצורך בסמנים פלואורסצנטיים העלולים לעכב בעצמם תהליכים ביולוגיים רבים. המחקר, בראשותו של המדען X. Sunney Xie מתואר בכתב-העת המדעי Science.
“מיקרוסקופית SRS הינה מקפצה גדולה בדימות ביו-רפואי ופורצת דרך במחקר בזמן-אמת של תהליכי חילוף-חומרים בתאים חיים,” אומר החוקר הראשי Xie, פרופסור לכימיה וביוכימיה בפקולטה למדעים ואומניות באוניברסיטת הרווארד. “כבר השתמשנו בעבר בשיטה הזו למיפוי שומנים בתא חי ובכדי למדוד את הפעפוע של תרופות לתוככי רקמות חיות. קיימות רק שתי דוגמאות קודמות יותר להשפעתה של מיקרוסקופיה זו בתחומי הרפואה והביולוגיה התאית.”
מחקרם של המדענים, במיפוי שומנים בלתי-רוויים ורוויים בתאים חיים, מספק כלים חדשים למחקרים מטבוליים נוספים של חומצות שומן מסוג אומגה 3, הנדרשים לגוף האדם לשם פעילותו התקינה, אך לא מיוצרים בו. [מתוך ויקיפדיה: “מינון מתאים של אומגה-3 בתזונה קשור להשפעות בריאותיות חיוביות, והוא משמש כתוסף תזונה נפוץ. עם זאת, יש לזכור כי השפעותיו עדיין תחת מחקר, וייתכנו מחקרים עתידיים אשר יסתרו קשרים אלו. השפעותיו החיוביות כוללות שיפור מערכת הדם והפחתת הסיכון למחלת לב כלילית, הפחתת הסיכון למחלת הסרטן, השפעה נוגדת דיכאון ושיפור בכושר הקשב. יחד עם זאת נמצאו גם מספר השפעות שליליות כגון: דימום מוגבר, במיוחד במינון מעל 3 גרם ביום, דימום מוחי ושליטה גליקאמית מופחתת אצל חולי סוכרת.”].
למרות הגידול במספר העדויות המוצקות המצביעות על כך שחומצות מסוג זה מספקות יתרונות בריאותיים רבים כגון שיכוך דלקות, הפחתת רמות הטריגליצרידים בדם וסיוע בחיסול תאים סרטניים, כמעט ולא ידוע דבר לגביי פירוקם ועיבודם של חומצות שומן מסוגים אלו בגוף שלנו.
“התזונה שלנו עברה שינויים משמעותיים בעשורים האחרונים,” מציין החוקר הראשי. “בתור שיטה ייחודית המסוגלת להבחין בתפוצתם של שומנים בתאים החיים – והמסוגלת להבדיל בין סוגים שונים של שומנים – מיקרוסקופית SRS תוכל להוכיח את עצמה כשימושית ביותר בסיוע ההבנה והטיפול בחוסר-האיזון הגדל והולך בין שומנים רוויים לבין שומנים בלתי-רוויים בתזונה שלנו.” השיטה תוכל לסייע במידה ניכרת גם בתחום של דימות מערכת העצבים מאחר ותאי-העצב (נוירונים) עטופים במעטה שומני המכונה מיאלין.
השימוש של החוקרים בשיטה זו בכדי לבחון רקמות עור יוכל לפתוח אופקים חדשים גם בתחום של פיתוח תרופות. החוקרים השתמשו בשיטה זו בכדי לצפות ביעילות ההיספגות של חומצה רטינואית, תרופה לשימוש מקומי כנגד מחלת האקנה (פצעי-בגרות), לתוככי תאי העור. הם השתמשו בשיטה גם כדי לעקוב אחר החדירות העמוקה לתוככי העור של החומר דימתילסולפוקסיד (DMSO), תרכובת המוספת לתרופות ומשחות מקומיות רבות לשם הגברת ספיגתן.
המדענים משתמשים כיום במגוון שיטות בכדי לעקוב אחר ביו-תרכובות, אך לרובן יש מגבלות משמעותיות הנמנעות בספקטרוסקופיית ה- SRS. חלבון מסוים ממדוזה שהתגלה לראשונה בשנת 1962, חלבון פְלוּאוֹרֶסְצֶנְטִי ירוק (green fluorescent protein, GFP), משמש כיום באופן נרחב כסמן למעקב אחר הפעילות של ביו-תרכובות. שיטת התיוג הזו מספקת תמונות חדות, אך החלבון הנפחי עלול להפריע לתהליכים ביולוגיים עדינים, בייחוד במקרים בהם מעורבות ביו-תרכובות קטנות יותר ממנו. בנוסף, הקרינה הייחודית של חלבון זה דועכת עם הזמן וכתוצאה מכך אינה מאפשרת מעקב ארוך-טווח.
בדומה למיקרוסקופית ה- SRS, מיקרוסקופית תת-אדום (IR) ומיקרוסקופית ראמאן (Raman) מודדות את הריטוט של הקשרים האטומיים שבין האטומים השונים. אולם, הן מהוות שיטות דימות רגישות מאוד כיוון שהן דורשות דגימות יבשות או עוצמת לייזר גבוהה, דרישות המגבילות את שימושן בדגימות מן החי. שיטת מיקרוסקופיה נוספת שפותחה בקבוצת המחקר הזו – “פיזור ראמאן אנטי-סטוקס עקבי” (Coherent anti-Stokes Raman scattering, CARS) אינה מספקת תמונות חדות מספיק עבור רוב התרכובות.
