Spjutspetsmikroskopi på atomnivå

Med hjälp av kryoelektronmikroskop kan forskare i Umeå studera livets minsta byggstenar. Tekniken som belönats med nobelpriset i kemi öppnar helt nya dörrar för förståelsen av sjukdomsmekanismer, inte minst inom infektionsbiologin.

Umeå universitet är ett av Sveriges största lärosäten. Här bedrivs världsledande forskning inom flera vetenskapsområden. Här gjordes bland annat den banbrytande upptäckten av gensaxen CRISPR-Cas9, vilket lett till en revolution inom gentekniken. Här finns även en kombination av världsledande spetsutrustning och kompetens inom olika mikroskoptekniker.
– Vi är en nationell resurs för avancerad elektronmikroskopi. Hit kommer forskare från hela Sverige för att testa sina frågeställningar. Infrastrukturen används inom all vetenskaplig forskning, främst inom medicin, biologi och materialvetenskap. Vi har också flera internationella samarbeten säger Linda Sandblad, forskare och samordnare för Umeå Centre for Electron Microscopy (UCEM).
En av teknikerna är kryoelektronmikroskopi som belönades med Nobelpriset i kemi 2017. Mikroskopet ger forskare möjlighet att analysera mekanismer och strukturer med mycket hög upplösning på Ångströmnivå, vilket innebär en hundramiljondels centimeter.
– Materialet som ska studeras, oavsett om det är virus, bakterier eller proteiner, kyls blixtsnabbt ned till minus 190 grader Celsius. Syftet är att kunna fånga dem mitt i sina rörelser. Provet placeras sedan i mikroskopet som tar många tusen bilder ur olika vinklar och som sedan läggs ihop till en mycket detaljerad tredimensionell bild.

Viktigt språng framåt
Tillsammans med utvecklingen av avancerad bildbehandling kan forskare exempelvis studera proteiner i sin biologiska miljö. Syftet är att se hur de fungerar i en frisk cell och sedan jämföra med hur det ser ut när proteiner veckas felaktigt, vilket kan ge upphov till neurodegenerativa sjukdomar som Alzheimers och ALS. Kryoelektronmikroskopet används även vid läkemedelsutveckling, exempelvis för att identifiera nya antibiotika.
– Tekniken ger oss möjlighet att förstå varför antibiotikaresistens uppstår. Vi kan även ändra strukturbiologin för att designa nya antibiotika. Man går från den slumpmässiga forskningen till att förstå mekanismerna. Det händer otroligt mycket inom det här fältet. Inom bara några år kommer vi sannolikt att kunna förstå hur alla mekanismer i en cell samarbetar, hur membran, proteiner och nukleinsyra fungerar tillsammans. Det vore ett mycket viktigt språng framåt, säger Michael Hall, första forskningsingenjör vid UCEM.

Klicka här för att läsa mer om UCEM