«Нобеля» з хімії дали трьом ученим за винахід кріогенного мікроскопа

06.10.2017

Цьогорічної Нобелівської премії з хімії удостоєні троє вчених зi США, Великої Британії та Швейцарії за розвиток кріоелектронної мікроскопної техніки високої роздільної здатності для визначення структур біомолекул у розчині.
 
Нобелівським комітетом за це досягнення відзначені: професор біофізики університету Лозанни (Швейцарія) Жак Дюбоше, професор біохімії та молекулярної біофізики Колумбійського університету (США) Йоахім Френк та керівник лабораторії молекулярної біології Кембріджського університету (Велика Британія) Річард Хендерсон.
 
Грошовий додаток до премії у розмірі 9 млн. шведських крон розділять порівну між ними трьома.
 
Кріоелектронна мікроскопія дозволяє спостерігати молекули, заморожуючи їх дуже швидко зі збереженням природної структури.
 
За методом мікроскопії Дюбоше, Френка та Хендерсона можна детально вивчати біомолекули, зупинені в русі.
 
Це «розширює загальні можливості пізнання хімічних принципів життя і можливості в розробці ліків», йдеться у прес-релізі Нобелівського комітету.
 
У 2013 році вчені отримали тривимірні зображення біологічних зразків на мікроскопічному рівні.
 
Завдяки винайденій лауреатами техніці кріогенної мікроскопії вчені отримали можливість розглядати молекули людського білка в найдрібніших подробицях, в їх природньому середовищі та в тривимірному зображенні.
 
Переломність відкриття полягає в тому, що наявні до цього часу оптичні мікроскопи дозволяли вченим проникати вглиб людських клітин та розглядати і вивчати їх лише з певним приближенням на рівні частинок. 
 
Оптична мікроскопія дозволила довести існування мікроорганізмів, вивчити сперматозоїди та яйцеклітини, частково вивчити клітинну структуру та навіть розгледіти хромосоми.
 
Подолати фізичні обмеження оптичних телескопів дозволила електронна мікроскопія, за якої замість світлового потоку використовується в’язка електронів. Але і в остан­ньої були свої недоліки.
 
По-перше, потужний струмінь електронів руйнував біологічний матеріал, по-друге, для прискорення електронів потрібен вакуум — відповідно, в вакуумі має перебувати і препарат.
 
Тому з її допомогою вивчати «живі» зразки було неможливо. Відтак, цьогорічні лауреати розробили метод з виключенням кристалізації води. Він отримав назву вітрифікації. 
 
Винайдена цьогорічними лауреатами кріоелектронна мікроскопія просувається значно далі. Завдяки їй дослідники можуть розгледіти не лише загальну форму білків, а навіть розкладати в них окремі атоми, до того ж у трьох вимірах.
 
Хоча премія з хімії, але вона знайде найширше застосування в медицині, бо дозволить значно підвищити ефективність лікарських препаратів. Якщо ми хочемо, щоб медичний препарат діяв найефективніше, то повинні знати, в який білок маємо його скеровувати. 
 
Експерти наводять такі порівняння: якщо клітину, яку тепер можна вивчити з допомогою кріогенного мікроскопа, прирівняти до натуральної величини людини, то при цьому людський організм розростеться до розмірів Місяця.
 
Варто зазначити: кріоелектронна мікроскопія була відома й раніше, але досі детальнішому вивченню молекул перешкоджали кришталики льоду, які утворювалися при замороженні в рідкому азоті.
 
Цьогорічні лауреати розробили методику миттєвого замороження клітин, завдяки якому такі кришталики льоду не утворюються і ніщо вже не перешкоджає спостерігати за зображенням. Винахід трьох учених революціонізує науку біохімію.
 
2015 року науковий журнал Nature Methods назвав кріоелектронну мікроскопію проривним методом року.  
 
Завдяки ній учені впродовж двох останніх років  вже отримали детальні зображення поверхні вірусу Зіка та білків, які викликають резистивність до антибіотиків, отримали фото структури, з допомогою якої кроновіруси проникають у клітини.
 
Прогрес очевидний, але його наразі блокує вартість обладнання та інертність наукового оточення, яке все ще віддає перевагу старим методам досліджень.