Создан первый живой лазер!

Лазер стал потрясающим открытием прошлого века, а его биологический вариант, пройдя серию тестирований и усовершенствований, обещает стать настоящей революцией в медицине, технике и биологии нового тысячелетия.

При помощи методов генной инженерии в медицинской школе Гарварда (HMS) были созданы эмбриональные клетки человеческой почки, которые производят зелёный флуоресцентный белок (green fluorescent protein, GFP), позаимствованный в генофонде медузы Aequorea victoria.  Этот протеин светится в зелёном диапазоне при освещении его синим светом. Ранее учёным уже удавалось вводить его в ДНК живых организмов – примером чего служат светящиеся в темноте зелёные трансгенные свиньи, выведенные исследователями из Национального университета Тайваня (результаты эксперимента были обнародованы в начале 2006 года). Несмотря на то, что полученные генетиками животные обладали кожей и внутренними органами зеленого цвета, свиньи чувствовали себя прекрасно, а достигнутый эффект успешно передавался по наследству.

На схеме: структура зелёного флуоресцентного белка, открытого Осаму Симомура, Мартином Чалфи и Роджером Тсьеном, за что учёные получили Нобелевскую премию по химии. Такие клетки и использовали в своей работе американские физики Молт Гатер (Molt Gather) и Сеок Хьюн Юн (Seok Hyun Yun) из Центра фотомедицины Уэллмана при Центральном Массачусетском госпитале (Wellman Center for Photomedicine). Результаты своего успешного эксперимента по созданию живого лазера коллеги опубликовали в журнале «Nature Photonics».

Учёные создали оптический резонатор поперечником в 20 микрометров, поместив между двух зеркал одну из ГМО-клеток с флуоресцентным белком GFP. Через микроскоп её освещали короткими наносекундными импульсами синего света, и клетка испускала направленный когерентный лазерный луч достаточной яркости, чтобы экспериментаторы могли увидеть его невооруженным глазом. Учёные отмечают, что живой лазер при этом светился на порядок выше, чем  при естественной флуоресценции медузы. И самое приятное – что клетка в результате не была повреждена, и даже длительная работа в роли активной среды в лазере никак не сказалась на её «самочувствии».

Авторы инновации полагают, что живой лазер станет новым словом в сфере здравоохранения. Несмотря на то, что вспышки длятся всего несколько наносекунд, они несут очень полезную информацию для исследователей: это открывает перед учёными новые пути для мгновенного анализа свойств большого количества клеток, - считает Сеок Хьюн Юн.



На фото: микроскопический лазер в действии. Из-за неравномерной внутренней структуры клетки лазерный пучок имеет явно случайный узор.

В будущем планируется интегрировать оптический резонатор в саму клетку – это позволит биологическим лазерам работать уже не в пробирке, а непосредственно внутри живого организма! Значит, такие искусственные клетки смогут использоваться для диагностики и терапии, заставлять лекарства работать под воздействием света, а так же успешно бороться с раковыми образованиями посредством направленного лазерного пучка. Светодиоды-имплантанты, которые будут «подзаряжать» живые лазеры синим светом, уже существуют – так что дело за малым.



Эксперты высоко оценили работу Сеока Хьюн Юн и Молта Гатера - за творческий подход, точное исполнение и многообещающие результаты. «Я работаю над клетками и лазерами на протяжении 40 лет», - комментирует Майкл Бернс, биомедицинский инженер Университета Калифорнии в Ирвине, - «и я не припоминаю, чтобы когда-нибудь задумывался о таких возможностях».

Комментарии: