To nye metoder, to-fotonmikroskopi og optogenetikk, løser til sammen nettopp dette problemet. To-fotonmikroskopi har de siste to tiårene blitt en av de viktigste undersøkelsesteknikker for hjerneforskning. Den noe nyere metoden, optogenetikk, ble kåret til «Method of the year 2010» av det anerkjente tidsskriftet Nature Methods og ble i en artikkel i prestisjetunge Science trukket frem som «Breakthrough of the Decade».
Metodene settes i biologisk og historisk kontekst før de diskuteres noe mer i detalj. Deretter drøftes relevansen til vårt eget fagområde, munnhulen.
Hovedbudskap
Nye optiske verktøy åpner for forskning på levende dyr (in vivo)
Optogenetikk gir muligheter for påvirkning og avlesning av cellulære prosesser i sann tid
To-foton mikroskopi kan brukes til avbildning dypt i optisk tett vev uten vevsskade
Sammen vil slike nye metoder muliggjøre en langt tettere kobling mellom laboratoriebenk og klinikk
Fra celle til et levende individ: Man antar at det finnes ca. 200 milliarder celler i en voksen menneskekropp. De minste cellene er bare noen tusendels millimeter store; man må stable et par hundre av dem oppå hverandre for å nå 1 millimeter. De viktigste byggesteinene i kroppens celler er proteinene, og de er kodet for av gener som ligger i cellekjernen. Disse genene og deres produkter, proteinene, er nå for en stor del kartlagt og studert både enkeltvis og samlet («genomics», «proteomics»).
Til nå har man i dyremodeller lykkes med å skru av og på et gen permanent; såkalte «knock-out» og «knock-in» modeller. Resultatet blir at den byggesteinen (det proteinet) som dette genet koder for, er endret eller mangler hos dyret som dermed får betegnelsen «transgent». Allerede i 1974 introduserte Rudolf Jaenisch genimplantasjon (1), men det var først i 1981 at man lyktes med å føre de genetiske endringene videre til avkommet (2). Dette gjorde det mulig å mangfoldiggjøre genmodifiserte dyr til bruk i forskning. Ved hjelp av korte RNA-sekvenser (ribozymer, mikro-RNA, si-RNA eller sh-RNA) kan man også skru av eller på et gen for en kortere tidsperiode, men dessverre med nokså lav effektivitet in vivo (3 - 5). Dette bidrar til å øke forståelsen av genets (og dermed proteinets) funksjon og betydning i dynamiske prosesser som for eksempel dannelse av et organ eller ved utvikling av sykdom. Men genmodifisering er treg i den forstand at forandring av funksjon tar tid og foregår over timer, dager eller måneder. De fleste prosesser i celler og kommunikasjonen mellom dem foregår derimot på millisekunder, og man har til nå ikke hatt noen mulighet til å studere og påvirke slike lynraske forandringer.
Utviklingen fra lysmikroskopet til nye metoder for å studere cellefunksjoner i levende individer
Høyoppløselighetsanalyser har vært forbeholdt lys- og elektronmikroskopering i fikserte vevssnitt. Helt siden middelalderen kjente man til bruk av forstørrelsesglass og luper. De første lysmikroskopene ble sannsynligvis laget i Nederland på 1500-tallet av brillemakere. Ordet mikroskopi ble deretter anvendt av Galileo Galilei fra 1600-tallet og kommer fra det greske «micron» som betyr «liten» og «skopein» som betyr «å se på».
Elektronmikroskop ble utviklet tidlig på 1930-tallet og kan hovedsakelig deles opp i to kategorier: Transmisjonselektronmikroskop (TEM) og skanningelektronmikroskop (SEM) (6). I motsetning t
