Chcielibyśmy pozyskać dwa uzupełniające się mikroskopijne systemy do wykonywania obserwacji żywych komórek, pozwalających na badania fizjologiczne. System skanowania laserowego konfokalnego (CLSM) zapewnia doskonałe możliwości manipulacji i pomiarów fluorescencyjnych (fotoaktywacja, fotokonwersja, fotobielowanie, transfer energii rezonansowej Förster (FRET)); swoistość nagrywania sygnału zwiększa się poprzez detekcję widmową. W tym systemie możemy skupić się na mniejszych regionach w polu widzenia, opcjonalnie wyznaczonych. Dzięki mikroskopijnemu systemowi wirowania dysku (SD) możemy rejestrować procesy molekularne w żywych komórkach nawet szybciej niż system CLSM, nawet z szybkością zapisu obrazu milisekundowego, w całym polu widzenia. Ważnym aspektem jest to, że żywe komórki są narażone na mniejszą ekspozycję na światło podczas nagrywania, dzięki czemu możemy kontynuować obserwacje znacznie dłużej. Zamówiony system SD nadaje się również do wyświetlania procesów molekularnych w bezpośrednim sąsiedztwie powierzchni komórki (w odległości 100-150 nm) ze zwiększoną rozdzielczością i dużą prędkością w porównaniu z testami CLSM (TIRF, czyli pełnej wewnętrznej mikroskopii odbicia). Oba systemy są zdolne do jednoczesnego rejestrowania dwóch sygnałów fluorescencyjnych z 2 detektorami (CLSM) i 2 kamerami (SD), dzięki czemu interakcje molekularne, zmiany koncentracji i procesy transportowe w żywych komórkach są specjalnie śledzone w czasie rzeczywistym. 14 zespołów badawczych uczestniczących w przetargu bada molekularne i komórkowe fizjologiczne skutki chorób zapalnych i autoimmunologicznych wpływających na powstawanie nowotworu i przerzuty, procesy komórkowe plastyczności nerwowej i samostrawność komórek (patrz załączone biografie). Cele są szerokie, ale ich wspólną cechą jest to, że mają one na celu zbadanie dynamicznych zmian biologicznych komórek w żywych komórkach. Mikroskopy, które mają być zamawiane, zapewniają niezbędne warunki infrastrukturalne dla badań, a wybitne zaplecze naukowe uczestników zapewnia niezbędną platformę wiedzy do wdrożenia. Poniżej, mikroskopijne techniki, które mają być stosowane są przedstawione w kilku głównych tematów. 1. W różnych komórkach odpornościowych (np. granulocytach, makrofagach, komórkach dendrytycznych, limfocytach) po ligandowym wiązaniu receptorów „dialog” między receptorami odgrywa kluczową rolę w wielu fizjologicznych i patologicznych procesach immunologicznych. Na przykład współpraca między receptorami dopełniaczy a receptorami rozpoznawania wzorców dla granulocytów ważnych w stanach zapalnych, prowadząca do powstawania pułapek pozakomórkowych neutrofilów (tzw. NET). Zmiany wewnątrzkomórkowego sygnału Ca2+ towarzyszącego aktywacji neutrofilu można badać za pomocą atramentów fluorescencyjnych Ca-indicator (np. Fluo3/Fluo4) i genetycznie zakodowanych wskaźników Ca2+ (np. Mikroskopia TIRF zintegrowana z SD jest niezbędna do monitorowania adhezji i rozprzestrzeniania się różnych komórek odpornościowych i procesów w pobliżu powierzchni komórki (np. uwolnienie NET). Wykorzystując systemy CLSM i SD, wykrywając jednocześnie dwa sygnały fluorescencyjne, możemy testować efekty molekularne, które kontrolują funkcjonowanie komórek odpornościowych (np. interakcje między receptorami, wewnątrzkomórkowe procesy transportowe) w czasie rzeczywistym, w bliskiej odległości od powierzchni komórki i równolegle z pomiarem aktywacji. 2. Rekombinacja homologiczna jest jednym z najskuteczniejszych sposobów korygowania błędów w DNA organizmów, zapobiegania przemianom nowotworowym i tworzenia nowych wariantów genów. Oprócz podejścia in vitro testujemy DNA-HELICAS, w którym podprocesy podziału komórek, poprzez które działania molekularne i z którymi partnerami białkowymi sprzyjają kontrolowanej rekombinacji, dokładnej segregacji chromosomalnej, testujemy DNA-HELICAS. Mikroskopy umożliwiające jednoczesne i szybkie wyświetlanie dwóch sygnałów fluorescencyjnych są niezbędne do wykrywania procesów w organizmach wytwarzających białka zaangażowane w mechanizmy korekcji błędów z różnymi etykietami fluorescencyjnymi. Analiza za pomocą systemów CLSM i SD uzupełnia zatem pomiary już istniejącym systemem mikroskopowym dwufotonowym. 3. W ostatnich latach, rozwijając technologię tatuażu molekularnego, osiągnęliśmy przełomowe wyniki w dziedzinie optofarmakologii. Wraz z rozwojem pochodnych farmaceutycznych aktywowanych światłem, mamy możliwość regulowania pewnych procesów biologicznych komórek w systemie CLSM poprzez zlokalizowanie niektórych mikrometrów. Procesy, które kontrolują dynamiczną transformację szkieletów aktyny komórek nerwowych (np. wzrost i poszukiwanie ścieżek aksonów) mogą być badane z wysoką rozdzielczością przestrzenną i czasową. MyosinII wzrost aksonów i przepływ dynamiki aktyny
