Photographing the Physics of Cells – Biomedical Beat Blog – Εθνικό Ινστιτούτο Γενικών Ιατρικών Επιστημών

«Θα ήταν ένα όνειρο που έγινε πραγματικότητα αν μπορούσα να κοιτάξω ένα κύτταρο μέσα σε ένα ιστός και να έχω προβολή Χαρτών Google για μεγέθυνση μέχρι να δω μεμονωμένα μόρια», λέει Melike Lakadamyali, Ph.D.αναπληρωτής καθηγητής του φισιολογία στην Ιατρική Σχολή Perelman του Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια στη Φιλαδέλφεια. Το εργαστήριό της βοηθά να γίνει ένα μέρος αυτού του ονείρου πραγματικότητα αναπτύσσοντας υπερ-ανάλυση μικροσκοπία εργαλεία που οπτικοποιούν τα κύτταρα σε σχεδόνμοριακός επίπεδο.

Συνδυάζοντας Φυσική και Βιολογία

Η επιστήμη και τα μαθηματικά γοήτευαν τη Δρ Lakadamyali από την παιδική της ηλικία, και ένιωθε ιδιαίτερα ελκυστική από τη φυσική επειδή της άρεσε να χρησιμοποιεί τη λογική για να λύνει προβλήματα. Μετά την αποφοίτησή της από το γυμνάσιο στην πατρίδα της, την Κύπρο, επέλεξε να σπουδάσει φυσική στο Πανεπιστήμιο του Τέξας, στο Όστιν. Ποτέ δεν σκέφτηκε πολύ την εφαρμογή μεθόδων φυσικής στα βιολογικά
ερωτήσεις—ένα πεδίο γνωστό ως βιοφυσική—μέχρι το τρίτο έτος της ως προπτυχιακός, όταν απέκτησε την πρώτη της ερευνητική εμπειρία στο εργαστήριο του Josef Käs, Ph.D.

Ο Δρ Α.Σ. Υπόθεση ανατέθηκε στον Δρ. Προειδοποίηση για ένα έργο που μετράει τις ιδιότητες του νευρωνικό κώνοι ανάπτυξης, οι οποίοι αισθάνονται το περιβάλλον γύρω από τους νευρώνες και καθοδηγούν την επέκτασή τους. «Η πρώτη μου μέρα στο εργαστήριο ήταν κάπως μια καταστροφή», λέει ο Δρ Lakadamyali. Θυμάται ότι έσπασε την άκρη ενός πολύτιμου κομματιού του εξοπλισμού πέφτοντας κατά λάθος σε κάποιο ποτήρι. «Αλλά δεν τα παράτησα και τελικά έμαθα πώς να χρησιμοποιώ το μηχάνημα», προσθέτει. Η δουλειά της αποκάλυψε κάτι απροσδόκητο: Οι κώνοι ανάπτυξης αντιλήφθηκαν τη μηχανική πίεση και μαζεύονταν και άρχιζαν να αναπτύσσονται σε διαφορετική κατεύθυνση όταν τα αγγίζαν. Το συναίσθημα της ανακάλυψης που ήρθε με αυτή τη νέα γνώση την ενθουσίασε και η εμπειρία της στο εργαστήριο του Δρ. Käs την οδήγησε να ακολουθήσει μια καριέρα στη βιοφυσική.

Μετά την ολοκλήρωση του πτυχίου της, η Δρ. Lakadamyali μπήκε σε Ph.D Φυσικής. πρόγραμμα στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, στο Κέμπριτζ, στη Μασαχουσέτη, και εργάστηκε στο εργαστήριο του Xiaowei Zhuang, Ph.D. Αυτή χρησιμοποίησε
φθορισμός μικροσκόπιο φωτός για να παρατηρήσει και να καταγράψει σε πραγματικό χρόνο πώς η γρίπη ιός εισέρχεται στα κύτταρα. «Υπήρχαν πολλές προκλήσεις για να πετύχει αυτό», λέει ο Δρ Lakadamyali. «Την πρώτη φορά που είδα μια ταινία με σωματίδια ιού να κατακλύζουν κύτταρα που κατέγραψα στο μικροσκόπιο, σχεδόν πηδούσα πάνω-κάτω».

Αφού απέκτησε το διδακτορικό της, η Δρ Lakadamyali πήρε μεταδιδακτορική θέση στο Χάρβαρντ στο εργαστήριο του Jeff Lichtman, MD, Ph.D. Πρόσφατα είχε αναπτύξει ποντίκια «brainbow», των οποίων οι νευρώνες εκφράζουν φθορισμό
πρωτεΐνες που κάνουν τα κύτταρα πιο εύκολα να οραματιστούν. Ο Δρ Lakadamyali χρησιμοποίησε τεχνικές μικροσκοπίας που αναπτύχθηκαν στο εργαστήριο του Δρ. Zhuang για να χαρτογραφήσει τις συνδέσεις μεταξύ των νευρώνων των ποντικών του εγκεφαλικού τόξου.

Ίδρυση Εργαστηρίου

Το 2010, μετά από 4 χρόνια μεταδιδακτορικής διατριβής, η Δρ Lakadamyali ξεκίνησε το δικό της εργαστήριο στο Ινστιτούτο Φωτονικών Επιστημών, Βαρκελώνη. Το ινστιτούτο ήταν μόλις περίπου 10 ετών και η ευκαιρία να καθοδηγήσει την επέκτασή του στη βιοφυσική την ενθουσίασε. Αρχικά, αντιμετώπισε προκλήσεις. «Όντας νέα και η πρώτη γυναίκα αρχηγός ομάδας, ένιωθα ότι έπρεπε να δουλέψω πολύ πιο σκληρά από τους άνδρες συναδέλφους μου για να με πάρουν στα σοβαρά. Με μπερδεύουν συνεχώς για έναν μεταπτυχιακό φοιτητή», λέει ο Δρ Lakadamyali.

Το εργαστήριό της άκμασε τελικά στο ινστιτούτο, αλλά μετά από αρκετά χρόνια, άρχισε να της λείπει το πολυεπιστημονικό περιβάλλον ενός μεγάλου πανεπιστημίου όπου μπορούσε να συνεργαστεί με βιολόγους και άλλους ερευνητές εκτός της φυσικής. Έτσι, όταν δύο καθηγητές από την Ιατρική Σχολή Perelman την πλησίασαν σε ένα συνέδριο και τη ρώτησαν αν την ενδιαφέρει να κάνει αίτηση για δουλειά, εκείνη άδραξε την ευκαιρία.

Η Δρ Lakadamyali μετακόμισε επίσημα στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια το 2017. Εκεί, αναπτύσσει εργαλεία μικροσκοπίας υπερ-ανάλυσης και τα χρησιμοποιεί για να διερευνήσει τη χωρική οργάνωση των νουκλεϊκών οξέων — όπως π.χ.
DNA και
RNA— και πρωτεΐνες μέσα στα κύτταρα. Ενδιαφέρεται ιδιαίτερα για το πώς αναδιπλώνεται το DNA στο
πυρήνας και πώς μεταφέρονται οι μοριακοί κινητήρες
οργανίδια εκεί που χρειάζονται. Η ακριβής οργάνωση των μορίων στα κύτταρα είναι ζωτικής σημασίας για τη σωστή λειτουργία τους και, τελικά, για την υγεία μας. Εκτός από την οπτικοποίηση της φυσιολογικής διάταξης των μορίων των κυττάρων, ο Δρ Lakadamyali ερευνά πώς η οργάνωσή τους διαταράσσεται σε ασθένειες, κάτι που θα μπορούσε να υποστηρίξει την ανάπτυξη διαγνωστικών δοκιμών και θεραπειών.

Η Δρ Lakadamyali πιστώνει σε μεγάλο βαθμό την επιτυχία της ως επιστήμονας στην εξαιρετική καθοδήγηση που έλαβε και δίνει μεγάλη έμφαση στην καθοδήγηση των μαθητών στο εργαστήριό της. «Ένα πράγμα που μου δίνει συνεχή χαρά είναι η εκπαίδευση της επόμενης γενιάς επιστημόνων», λέει. Ίσως μια μέρα, θα μπορέσουν να χρησιμοποιήσουν μικροσκοπία τύπου Google Maps στην έρευνά τους, χάρη στη δουλειά της.

Το εργαστήριο του Dr. Lakadamyali υποστηρίζεται από επιχορηγήσεις NIGMS R01GM133842 και RM1GM136511.