«Портрет» еритроцита в 3D

Перший у світі цифровий голографічний мікроскоп створили харківські вчені. Унікальність приладу полягає в тому, що він дозволяє отримати тривимірне зображення клітини крові, зокрема еритроцита — носія кисню, і простежити, як клітина реагує на зовнішні подразники.

Приблизно такого змісту повідомлення облетіли практично всі українські та російськомовні медичні сайти, залишивши по собі чимало запитань. Наприклад, чи справді наші вчені перші? В Інтернеті можна знайти кілька повідомлень російських і швейцарських учених, які оскаржують першість на цей прилад. І чому в голографічний мікроскоп видно лише еритроцити, а не, у принципі, рівні їм за величиною об’єкти?

Зв’язавшись із авторкою винаходу, старшим науковим співробітником лабораторії голографії Харківського національного університету ім. В.Каразіна Тетяною ТИШКО, вдалося з’ясувати ось що.

Побачити клітини крові «озброєним оком» не так уже й просто. Звичайний мікроскоп не дає потрібного збільшення, а щоб розгледіти ті ж таки еритроцити в електронний, потрібна спеціальна підготовка об’єкта: сушіння, виварювання тощо. Тому живу клітину дослідити не вдавалося. Більше того, отримані результати щодо еритроцитів піддавалися сумніву, оскільки було не зовсім зрозуміло: у них справді є патоморфологічні зміни, чи вони змінилися у процесі самого дослідження. Тоді харківські учені вирішили вдатися до методів голографії. Перший такий мікроскоп у 1956 р. сконструював ще угорський фізик Денис Габор, який побудував загальну теорію голографії. Харків’яни просунулися трохи далі і в середині
80-х років створили фазово-контрастний голографічний мікро­скоп — від сучасного варіанта його відрізняла тільки відсутність «комп’ютерної» частини.

Зовні такий прилад схожий на звичайнісінький мікроскоп, тільки замість лампочки-підсвітки використовується лазер і додано одну деталь — мікроінтерферометр. Однак принцип його роботи зовсім інший. Для вивчення в сучасному голографічному мікроскопі еритроцитові не потрібна спеціальна підготовка, оскільки дія приладу спрямована не на сам об’єкт, а на пропущену через нього світлову хвилю.

— Принцип дії голографічного мікроскопа базується на використанні методів голографії, інтерферометрії та цифрової обробки зображень, які передаються в комп’ютер, — каже Тетяна Тишко. — Він і будує тривимірний «портрет» живого еритроцита чи будь-якого іншого досліджуваного об’єкта.

— Чому в такому разі про відкриття мікроскопа заговорили тільки тепер? І чому саме в контексті вивчення еритроцитів?

— Наша робота з самого початку була пов’язана з дослідженням клітин крові, удосконаленням електронного мікроскопа. А зараз завершився десятирічний етап роботи — його результати буде опубліковано наступного року в міжнародному журналі «Лазерна фізика».

З допомогою нашого голографічного мікроскопа вдалося побачити, що еритроцити українців найчастіше мають не двобічно увігнуту форму, як у здорової людини, а являють собою плоский диск. Така зміна морфології еритроцита призводить до зменшення кисневої ємності крові, тобто організмові бракує кисню. В такій ситуації будь-яка інфекція, перевантаження організму можуть викликати серйозні захворювання типу інсульту чи інфаркту. Впро­вадження розробки врятувало б життя багатьом нашим громадянам, які страждають від впливу несприятливих екологічних чинників і помирають від серцево-судинних захворювань.

Обробляючи результати вимірів, можна також діагностувати різні захворювання. Адже еритроцит — єдина клітина організму, тривимірне зображення якої визначає її функціональні можливості. Всі зміни, що відбуваються при різних захворюваннях, під впливом радіації і хімічних речовин змінюють форму клітини.

Недавно колектив нашої лабораторії здобув першу премію Фізико-технічного інституту імені Іоффе (Санкт-Петербург) за найкращу роботу в галузі оптичної голографії.

— Я бачила інформацію, відповідно до якої право першості у створенні сучасного голографічного мікроскопа оскаржують швейцарські вчені.

— І не тільки вони. Протягом 2005 року, коли ми опублікували результати своєї роботи, вибухнув буквально мікроскопний бум. З’явилося відразу кілька повідомлень від різних груп учених, у тому числі й російських, які заявляли про свою першість.

З групою швейцарських учених я листувалася після того, як з’явилися їхні повідомлення. Вони разом із фірмою Lyncee здобули премії Європейського товариства мікроскопії, Швей­царського фізичного товариства тощо. На жаль, наших праць із дослідження еритроцитів із допомогою мікроскопа, який, як я казала, був створений у 80-х роках минулого століття і на початку нинішнього став цифровим, вони або не бачили, або не хотіли бачити. Але головне — що їхня перша праця з отримання зображення клітини в Applyed optics датована березнем 2005-го, а наша, вже оглядова, щодо методів та дослідження еритроцитів у Journal of Optical Technology — лютим 2005-го. Того ж року ми підготували до друку спільно з Сибірським медичним університетом монографію «Теорія і практика дослідження еритроцитів». Отож, хоч вони наших праць і не помічали, першість із публікацій — наша.

— А патент?

— 1984 року, коли вперше було описано фазово-контрастний голографічний мікроскоп (без комп’ютерної частини), ми про патенти й не думали. А після появи публікацій патентувати не заведено. У Лозанні ж, навпаки, спочатку запатентували прилад, а потім почали публікувати.

— У вас зі швейцарцями абсолютно ідентичні прилади?

— У нашого сильніша оптична складова. Ми отримуємо інтерферограму мікрооб’єкта, за якою навіть без комп’ютера можна проводити всі виміри — що, власне, ми й робили до комп’ютерної ери. Комп’ютер з’явився лише на останньому етапі. У «швейцарця» сильніша саме цифрова частина, адже він «народився» у комп’ютерну епоху. Вони отримують голограму мікрооб’єкта, за якою без комп’ютерної обробки нічого побачити не можна. Ми їм пропонували співпрацю, але, на жаль, безрезультатно.