Blinkande ljus värdefullt i diagnostik

Professor Jerker Widengren leder en forskargrupp som utvecklar framtidens fluorescensmetoder inom spektroskopi och mikroskopi. Med hjälp av superhögupplösande mikroskopi skulle tekniken kunna användas för tidig diagnostik av cancer.

Jerker Widengren är professor i experimentell biomolekylär fysik vid KTH. Han leder en forskargrupp som arbetar med att öka känsligheten och upplösningen av fluorescensbaserad spektroskopi och mikroskopi.
– Fluorescens är extremt känsligt. Vi kan också uppnå en upplösning långt bortom vad vi tidigare trodde var möjligt.
Med hjälp av laserljus kan man uppmäta fluorescens från enstaka molekyler och påvisa, identifiera och karakterisera deras interaktioner i lösningar, celler och levande organismer.
– Det här öppnar spännande möjligheter inom det biomedicinska området.

Pionjärer
I många år har Jerker Widengrens forskargrupp haft ett nära samarbete med den tyska fysikern Stefan Hell. I ett EU-projekt användes STED (stimulated emission depletion), en fluorescensmetod som senare belönades med nobelpriset i kemi 2014. Projektet visade att metoden kan användas för tidig diagnostik av bröst- och prostatacancer.
Jerker Widengren och hans grupp har byggt vidare på den kunskapen och är pionjärer när det gäller att använda fluorescensbaserad STED-teknik i diagnostiska applikationer. I ett samarbetsprojekt med Karolinska Institutet studerar de diagnostik av bakterier och hur de orsakar sjukdom. Ett annat projekt handlar om blodplättar.
– Hos personer med cancer ser man ofta blodproppar och störningar i koagulationsegenskaperna. Vi har visat att det finns tydliga proteinmönster i blodplättarna som indikerar att de har en roll i cancerutveckling.

Blinkande ljusmolekyler
Trots en dynamisk kunskapsutveckling, har forskare inte riktigt tagit vara på alla dimensioner i fluorescensljuset, menar Jerker Widengren. Fluorescensmolekyler blinkar nämligen på ett känsligt sätt utifrån den omgivning de befinner sig i. Genom att ta bilder på blinkningsegenskaperna ges detaljerad information om molekylära och biokemiska processer.
– Vi kan avspegla lokala syrgaskoncentrationer och visa att cancerceller har en annan metabolism än motsvarande friska celler, utifrån hur fluoroforerna blinkar. Vi arbetar som bäst med att utveckla den här metoden vidare.
Drömmen vore, menar Jerker Widengren, att i framtiden kunna ta tillvara fluorescensmetodernas fulla potential för att i detalj förstå sjukdomar samt för utveckling av ny känslig diagnostik, för att till exempel bättre kunna hejda cancerutveckling i ett tidigt skede.
– Vi är inte där ännu, men det vore förstås ett stort och viktigt genombrott att komma dit.