Dimitra odlar växtceller på ett mikrochip
En växt på ett chip kan ge ledtrådar till hur växtceller kan byta identitet och fylla nya uppgifter i växten. Forskning & Framsteg tittar in i ett labb som utnyttjar tillverkning i mikroskopiskt format för att utforska växternas hemligheter.
Dimitra Valadorou står framför den avancerade 3d-skrivaren som tillverkar hennes mikroskopiska forskningsredskap.
Bild: Peter Westman
Dimitra Valadorou håller ett preparatglas med en liten ruta som ser frostad ut.
– Vi kan göra ett jättelikt rutnät för ett stort antal celler, säger hon.
Rutnätet består av pelare som är ungefär 0,04 millimeter höga, och därför ser det för ett mänskligt öga bara ut som en mjölkig yta. För Dimitra Valadorous syften är det ändå jättelikt – rutnätet är till för att stänga in växtceller så att hon ska kunna studera hur de kommunicerar med varandra. Arbetet är en del av hennes blivande doktorsavhandling vid avdelningen för medicinsk teknik inom institutionen för materialvetenskap vid Uppsala universitet.
3d-skrivare härdar med par av fotoner
Labbet vi befinner oss i ligger i anslutning till de mycket avancerade renrummen på Ångströmlaboratoriet, som är en del av universitetet. Även här där Dimitra Valadorou gör sina försök behöver det vara rent, och vi som följer med in måste byta skor och ha på oss handskar och särskilda labbrockar.
De små pelarna som bygger upp rutnätet tillverkas med en särskild 3d-skrivare som kan skapa strukturer som är mindre än 0,1 mikrometer – en tiotusendels millimeter. Maskinen ser ut som en stor svart kub, och fungerar genom att molekylerna i en särskild sorts konstharts (resin på engelska) härdas när de absorberar två fotoner (ljuspartiklar) samtidigt. Sådana tvåfotonskrivare hör till de mest precisa verktygen för att tillverka mikroskopiska strukturer för experiment som det Dimitra sysslar med.
Mikroskopbild från experimentet. De regelbundna röda fläckarna är pelarna i rutnätet som håller cellerna instängda. Cellerna är genändrade så att delar av dem lyser rött på mikroskopbilden. De gröna fläckarna är kloroplaster, de delar av cellen som innehåller klorofyll.
Bild: Dimitra Valadorou.
Forskar på ogräset backtrav
Cellerna kommer från växtforskarens vanligaste modellorganism, det oansenliga ogräset backtrav. Det här är en speciell backtrav vars gener har ändrats så att de fluorescerar i rött på mikroskopbilderna.
Projektet är ett samarbete med Sveriges lantbruksuniversitet (SLU) och Umeå universitet. Genändringen görs i Umeå, och sedan har Dimitra Valadorou drivit upp plantorna tillsammans med SLU i Ultuna här i Uppsala, och till slut preparerat de enskilda cellerna så att de är separerade från varandra.
– Cellerna kan vara olika stora, så jag gör ett rutnät som passar en medelstorlek. Då kommer vissa av dem att passa perfekt i rutnätet, säger Dimitra Valadorou.
Växtceller kan byta identitet
Det bästa är när varje cell fyller utrymmet mellan fyra pelare helt, så att angränsande celler rör vid varandra. Sedan är frågan om de då börjar kommunicera, till exempel genom att material flödar från en cell till en annan. Det blir som att ha en växt på ett mikrochip och kan jämföras med hur människoceller sätts på ett chip för att till exempel testa läkemedel.
– Växtceller är väldigt märkliga. De kan ändra identitet. En bladcell kan bli en rotcell, säger Maria Tenje, professor i mikrosystemteknik och Dimitra Valadorous handledare.
– Det är det som gör att du kan ta en stickling av en växt och sätta den i vatten, och så växer det ut rötter, säger Dimitra Valadorou.
Men hur vet en cell vad den ska göra, och när det är dags för den att byta identitet? Projektet handlar om att studera hur cellerna påverkas av olika yttre faktorer för att förstå vilka ledtrådar de använder sig av. Dimitra Valadorou utsätter sina cellfyllda rutnät för olika sorters påverkan, och studerar dem i mikroskop för att se vad som händer. Detta är ren grundforskning, men förhoppningen är att det med tiden kan ge användbar information om hur växter hanterar utmaningar som torka eller global uppvärmning.
