211service.com
Žvelgiant į gyvas ląsteles naudojant nanoskalės skiriamąją gebą
Itin didelės raiškos 3-D šviesos mikroskopas, sukurtas Maxo Plancko biofizinės chemijos institute, leis biologams stebėti mažiausių organelių ir net atskirų baltymų grupių veiklą gyvose ląstelėse. Naujoji technologija, kurios skiriamoji geba yra 40 nanometrų, įveikia kai kuriuos didelius esamų mikroskopijos metodų apribojimus ir gali turėti svarbių pritaikymų išskaidant, kaip vaistai veikia ląsteles.
Mobilioji jėgainė: Šie ląstelių organelių, vadinamų mitochondrija, vaizdai buvo padaryti naudojant iki šiol sukurtą aukščiausios raiškos 3-D šviesos mikroskopą. Max Planck instituto (Vokietija) tyrėjai naudojo mikroskopą, norėdami pavaizduoti atskiras, fluorescencine spalva pažymėtas baltymų grupes gyvų ląstelių mitochondrijose (žemiau) ir sujungti jas, kad susidarytų 3-D vaizdai (aukščiau).
[Tai] „tour de force“ – didelis pasiekimas, sako Jonas Sadatas , biochemijos ir biofizikos profesorius Kalifornijos universitete, San Franciske. Naudodami Max Planck mikroskopą ir kitus, kurie stumia nanoskalės skiriamąją gebą, biologai galės stebėti, kaip gyvos ląstelės veikia precedento neturinčiu detalumo lygiu. Tai bus biologijos revoliucija, sako Sedatas, kuris nedalyvavo tyrime.
Pastaraisiais dešimtmečiais biologai padarė didelę pažangą, kad suprastų molekulinę ląstelių sandarą, tačiau kaip šios dalys prisideda prie veikiančių ląstelių ir audinių, vis dar yra paslaptis. Naudodami šviesos mikroskopus, biologai gali stebėti gyvas ląsteles palyginti maža skiriamąja geba; naudojant elektroninę mikroskopiją, jie gali kruopščiai išpjaustyti negyvas ląsteles.
Naujasis mikroskopas leidžia optiškai išardyti gyvas ląsteles, sakoma Stefanas pragaras , Planck instituto, Getingene, Vokietijoje, nanobiofotonikos katedros vadovas, vadovavęs instrumento kūrimui.
Tyrėjai naudojo naują mikroskopą, kad padarytų pirmuosius itin didelės raiškos šviesos vaizdus iš mažyčių ląstelių organelių, vadinamų mitochondrijomis, kurios yra labai svarbios ląstelių metabolizmui ir vaidina svarbų vaidmenį senėjimo procese. Vienas iš galimų taikymo būdų yra vizualizuoti, kaip tam tikri vaistai nuo vėžio veikia mitochondrijas, kurių vidinis veikimas buvo nematomas 3-D šviesos mikroskopu. Buvo sunku, nes tu negalėjai matyti molekulės jungiasi viena su kita, todėl neįmanoma tiksliai įvardyti šių vaistų poveikio priežasties, sakoma. Maryann Fitzmaurice , patologas Case Western Reserve universitete, Klivlande.
Trimačiai šviesos mikroskopai veikia nuskaitydami sufokusuotą šviesos tašką per ląsteles trijose plokštumose. Šios dėmės dydis riboja mikroskopo skiriamąją gebą – nesimato nieko mažesnio už dėmės dydį. Dėl pagrindinės šviesos savybės, vadinamos difrakcijos riba, naudojant įprastus lęšius neįmanoma sufokusuoti šviesos iki mažesnės nei pusė jos bangos ilgio. Daugelis ląstelės dalių yra mažesnės nei pusė šviesos bangos ilgio, naudojamo šiems metodams. Kiti tyrinėtojai aplenkė difrakcijos ribą dviem matmenimis arba metodais, kurie veikia tik esant tam tikram šviesos bangos ilgiui.
Max Planck grupė sukūrė būdą, kaip apeiti pagrindinius šviesos apribojimus, naudodami du pluoštus, o ne vieną. Pirmasis šviesos spindulys atlieka tą patį vaidmenį – ir yra tokio pat dydžio – kaip šviesa įprastu mikroskopu. Jis juda per tiriamą ląstelę, jaudindamas fluorescenciniu būdu pažymėtas molekules ląstelės viduje, kad fluorescuotų. Antrasis spindulys formuoja pirmąjį, sako Hell, slopindamas pirmojo pluošto kraštų sukuriamą fluorescenciją. Tai sumažina efektyvų taško dydį iki 40–45 nanometrų skersmens.
Fitzmaurice'as teigia, kad molekulinės skiriamosios gebos mikroskopija pagerins pacientų priežiūrą. Dėmesys buvo skiriamas molekuliniams ligų defektams, tačiau norint juos iš tikrųjų suprasti, reikia juos pamatyti ląstelėje, sako ji. Ji mano, kad nanoskalės raiškos mikroskopija taip pat atliks svarbų vaidmenį tobulinant personalizuotą mediciną. Pavyzdžiui, mokslininkai nustatė specifinius biomarkerius, kurie padeda numatyti vėžiu sergančio paciento prognozę, tačiau ne visi pacientai, turintys tam tikrą biomarkerį, reaguoja į tuos pačius gydymo būdus. Naudodami naująjį pragaro mikroskopą ir kitus būsimus, biologai gali atlikti pagrindinius tyrimus, reikalingus suprasti, kaip baltymai ir kitos molekulės sąveikauja, ir galiausiai nustatyti tikslesnius ligos prognozuotojus.
Ir ateityje mikroskopai su nanoskalės skiriamąja geba gali būti naudojami ligoninių laboratorijose, kad būtų galima atlikti tikrai individualizuotą mediciną. Sedatas teigia, kad kitas nanoskalės skiriamosios gebos mikroskopijos lygis yra sukurti ją ne tik atskiroms ląstelėms, bet ir audiniams, pvz., Chirurginėms biopsijoms, vaizduoti. Manau, kad esame ant kelių svarbių naujų šviesos mikroskopijos krypčių slenksčio, sako jis.