Ce face ca o meduză să strălucească? Pentru oamenii de știință, punerea acestei întrebări simple a dus la un nou instrument puternic care a transformat complet medicina – și a câștigat premiul Nobel!

În 2007, cercetătorii de la UC San Diego au urmărit în timp real migrarea celulelor canceroase de sân. În 2009, oamenii de știință de la UC Davis și de la Școala de Medicină Mount Sinai au capturat imagini video ale răspândirii HIV între celulele imunitare. Procesele biologice care odată ne erau ascunse pot fi acum luminate ca un licurici, iar totul este posibil datorită unui experiment care a fost aruncat la gunoi.

În 1960, Osamu Shimomura nu încerca să revoluționeze știința – dacă ar fi încercat, poate că nu ar fi început prin a studia meduzele. Shimomura era un tânăr cercetător cu o întrebare simplă: Ce făcea ca meduza de cristal, Aequorea victoria, să strălucească de un verde strălucitor atunci când era agitată?

Tentativele sale de a izola o enzimă luciferază luminescentă din meduză au funcționat doar parțial. După diverse ajustări în laborator, a reușit să producă doar o strălucire slabă din probele izolate din meduză, așa că a aruncat probele într-o chiuvetă pentru a face curățenie pentru ziua respectivă. Când lichidul a lovit chiuveta, s-a produs brusc un flash albastru strălucitor.

Shimomura a descoperit rapid că nu chiuveta în sine, ci apa de mare – în special calciul din apa de mare – a reacționat cu probele din meduza de cristal pentru a crea flash-ul albastru. Dar mai exista un mister: Jeleurile de cristal strălucesc verde, nu albastru.

Shimomura a emis ipoteza că exista un compus suplimentar în meduză care absorbea lumina albastră și apoi emitea lumină verde. Acest compus s-a dovedit a fi o proteină unică pe care Shimomura a numit-o proteină fluorescentă verde, pe scurt „GFP”.

Un flash de strălucire

La mijlocul anilor 1980, Martin Chalfie de la Universitatea Columbia lucra cu viermele rotund transparent, C. elegans, încercând să studieze unde erau exprimate anumite gene în vierme.

Până la acea vreme, găsirea genelor în ADN-ul unui organism devenea mult mai ușoară, dar a afla pentru ce era responsabilă gena și unde era exprimată aceasta era o adevărată provocare.

După ce a asistat la o prelegere în care s-a întâmplat să menționeze GFP, Chalfie a avut un moment de inspirație: Deoarece GFP este o proteină, el ar putea să insereze secvența de ADN care codifică pentru GFP în ADN-ul ascaristelor și să le facă să exprime proteina luminoasă împreună cu orice genă pe care o studia. Strălucirea ar servi ca un marker pentru a arăta unde sunt exprimate genele.

Metoda lui Chalfie a funcționat. Dintr-o dată, procesele invizibile au devenit vizibile, deschizând o nouă lume a cercetării biologice și medicale.

Toate culorile curcubeului creierului

În timp ce GFP a deschis ușa, a avut limitări. Se estompa prea repede pentru unele cercetări și era disponibil doar într-o singură culoare. Roger Tsien, un biochimist de la UC San Diego, a luat GFP și a dezvoltat noi variații care erau mai luminoase și străluceau într-o gamă de culori diferite, pe care Tsien le-a înzestrat cu nume capricioase, cum ar fi „Banană monomerică” și „Tomată dimeră în tandem.”

Dispunând de o gamă de culori de GFP a permis cercetătorilor să observe mai multe procese în același timp, cu o precizie mai mare decât oricând înainte. Cercetătorii de la Harvard au folosit abordarea multicoloră pentru a cartografia neuronii individuali din creierul de șoarece, creând o imagine emblematică cunoscută sub numele de „brainbow.”

În 2008, Shimomura, Chalfie și Tsien au împărțit Premiul Nobel pentru descoperirea și dezvoltarea GFP. Într-o epocă marcată de o concentrare din ce în ce mai mare asupra cercetării aplicate, merită să ne amintim că o revoluție științifică a început cu o cercetare fundamentală, meduze agitate și un experiment care a fost aruncat pe apa sâmbetei.

.