مولکول های بیولومینسانس مصنوعی (یا نور سرد، تولید و نشر نور، در اثر انجام یک واکنش شیمیایی- آنزیمی، از موجودات زنده است و بر خلاف واکنش‌های زیستی معمول، که انرژی به صورت گرما به محیط داده می‌شود، انرژی این واکنش به انرژی نورانی مبدل می‌شود) مثل کرم شب‌تاب، به محققان اجازه می دهد سلولهای منفرد را در حیوانات با دقت بی سابقه ای ردیابی کنند.
تیم ژاپنی موش ها و مارموست‌هایی (گونه ای از نسل جدید میمونهای تازه شناسایی شده) تولید کرده که مغز آنها حاوی سلول های عصبی است که نوری را تولید میکنند. این نور می‌تواند توسط یک دوربین برای مطالعه بافت‌ها در داخل بدن حیوانات زنده ثبت شود.
این پیشرفت غیرمنتظره به این معنی است که محققان اکنون می‌توانند سلول های منفرد در حیوانات را با دقت بی‌سابقه‌ای ردیابی کنند تا نشان دهند که چگونه مغز به تغییرات موجود در جهان پاسخ می‌دهد و چگونه بافت سلولهای تومور سرطانی، سلولهای ایمنی و سلولهای بنیادی در اطراف بدن حرکت میکنند.
مقاله‌ی مرتبط: ابزار اپتوژنتیکی که فعالیت عصبی را مهار می‌کند!
دانشمندان مدتهاست از مولکولهای بیولوومینسانس طبیعی برای «علامت گذاری» سلولها در موجودات زنده استفاده میکنند، اما نور تولیدی آنها به اندازه کافی روشن نیست تا بتواند از میان بافت های ضخیم به داخل دوربین ها منتقل شود تا تصویربرداری انجام گردد.
اما مقاله‌ای در science، توسط آتسوشی میاواکی، از موسسه علوم اعصاب Riken توضیح داد که چگونه او مولکولهای مصنوعی را ایجاد کرد که ۱۰۰۰ برابر نوع طبیعی خود روشنایی دارند.
در آزمایشات، دانشمندان نشان دادند که آنها می توانند سلول های مغزی را با تزریق مولکول های بیولومینسانس مصنوعی به حیوانات و یا ساده تر از آن، با اضافه کردن آنها به آب آشامیدنی حیوانات، وادار به تشعشع کنند.
در یکی از مشاهدات عمومی، محققان موشهایی را که سلولهای مغزی شان تشعشع داشت نشان دادند، که چگونه نورونها در بخشی از اندامی به نام هیپوکامپ وقتی حیوانات را به قفس های جدید منتقل میکنند، پاسخ میدهند. در یک آزمایش دیگر، همین روند به محققان تیم اجازه داد که بیش از یک سال بتواند نورونهای عمیق مغز مارموست را ردیابی کنند.
میاواکی می‌گوید: این اولین بار بود که گروه کوچکی از نورونها که با یادگیری عمیق در داخل مغز درگیر هستند، از بیرون بدن حیوان تصویر سازی میشوند.
در یک مقاله‌ی ضمیمه‌ای و همراه، رابرت کمپبل، از دانشگاه آلبرتا در کانادا، این کار را “یک جهش اساسی روبه جلو” خواند که می تواند چگونگی گسترش سرطان در اطراف را روشن کند و علاوه بر ردیابی سایر سلولها، می‌تواند به خوبی توضیح دهد که چگونه ژن درمانی به اهداف خود میرسد.
حشرات بیولومینسانس، قارچ و موجودات دریایی از دوران باستان شناخته شده اند، اما تا اواخر قرن نوزدهم دانشمندان هنوز متوجه این موضوع نشده بودند که پدیده هایی که در این حشرات مانند کرم شب تاب اتفاق می افتد، بوسیله یک واکنش شیمیایی ایجاد می شود.
