Dobre vijesti: jeftini mikroskopi također mogu dobiti slike super rezolucije
Tim nanologa Ali Shaiba i Silvia Rizzolija sa Sveučilišnog medicinskog centra u Göttingenu, Njemačka, razvio je metodu za običnu svjetlosnu mikroskopiju - tehniku ONE Microscope - koja snima slike pojedinačnih proteina i nikad prije viđenih staničnih struktura u razini detalja koji premašuje čak i onaj mikroskopa "super-razlučivosti" vrijednog više milijuna dolara. mikroskopi "super rezolucije" vrijedni više milijuna dolara. Nalazi su objavljeni na web stranici bioRxiv.
"Trebao bi postojati neki oblik demokracije u mikroskopskoj tehnologiji." Rizzoli ističe da je visoka razlučivost nove tehnologije primjenjiva na mnoge, a ne na nekoliko bogatih laboratorija.
Mogućnosti konvencionalnih optičkih mikroskopa ograničene su zakonima optike, što znači da su promatranja objekata manjih od 200 nm nejasna, rekao je Rizzoli, dodajući da su istraživači razvili izvanfizičke metode super-razlučivosti koje mogu smanjiti tu granicu na oko 10 nm. Ova metoda, koja je 2014. osvojila Nobelovu nagradu za kemiju, koristi optičke trikove za precizno određivanje fluorescentnih molekula vezanih za proteine.
Godine 2015. istraživači su predložili još jedan način zaobilaženja optičkog ograničenja. Tim istraživača predvođen Edwardom Boydenom, neurološkim inženjerom s Massachusetts Institute of Technology u SAD-u, pokazao je da maramice na napuhavanje (koristeći upijajući spoj koji se nalazi u pelenama) mogu držati stanične objekte podalje jedne od drugih. Tehnika, poznata kao inflacijska mikroskopija, dovela je do kvantnog skoka u rezoluciji mikroskopa, omogućujući razlučivanje struktura od oko 20 nm.
Tehnika Shaiba i Rizzolija spaja dvije metode kako bi se postigla sub{0}}nm rezolucija. Ova je jasnoća dovoljna da se otkrije oblik pojedinačnih proteina, koji su prije obično bili detaljnije prikazani korištenjem skupljih metoda strukturne biologije, kao što je krioelektronska mikroskopija.
Jednostavnost ekspanzijske mikroskopije dio je njene privlačnosti, a Boyden procjenjuje da je više od 1{1}} laboratorija usvojilo ovu tehniku. Uzorci se tretiraju kemikalijama koje imobiliziraju proteine na polimeru, koji bubri do 1,000 puta svoje izvorne veličine kada se doda voda, omogućujući odvajanje molekula. JEDNA mikroskopska tehnika također koristi toplinu ili enzime za razgradnju proteina, tako da se pojedini fragmenti rastežu u različitim smjerovima tijekom procesa bubrenja.
Istraživači su upotrijebili svoju metodu za snimanje slika neuromolekule, GABAA receptora, koja je vrlo slična krioelektronskoj mikroskopiji visoke rezolucije i kristalografskim mapama proteina X-zrakama. Također su uhvatili obris velikog dijela proteina zvanog ototoksin, čija struktura još nije utvrđena, koji pomaže u prijenosu audio signala u mozgu. Oblik je sličan strukturnim predviđanjima koje je napravila mreža za duboko učenje AlphaFold.
Iako se metoda ne može mjeriti s rezolucijom krioelektronske mikroskopije, koja u nekim slučajevima može otkriti detalje na razini blizu atoma manje od 0.2 nm, tehnike krioelektronske mikroskopije su slabe i skupe, Rizzoli rekao je, dodajući da ONE mikroskopija, naprotiv, može pružiti brz i jednostavan način za razumijevanje strukture gotovo svake molekule.
Dio motivacije za razvoj tehnologije bilo je proširiti dostupnost najsuvremenijih optičkih mikroskopa, rekao je Rizzoli. mikroskopska metoda ONE dovoljno je jednostavna da se može primijeniti na fluorescentne mikroskope, koji su zastarjeli 1990-ih.
Salma Tammam, farmaceutska tehnologinja s Njemačkog sveučilišta u Kairu, ovog ljeta planira poslati doktoranda da proučava tehniku. Njezin laboratorij proučava kako se nanočestice kreću kroz stanice i žele vidjeti pojedinosti o česticama i njihovim nosačima. Ali poput mnogih istraživača u zemljama s niskim i srednjim prihodima, oni nemaju pristup skupim mikroskopima super rezolucije.
Širenje upotrebe mikroskopije super rezolucije također je važno za znanstvenike u dobro financiranim institucijama, kaže Noa Lipstein, biolog sinapsi u Leibniz Centru za molekularnu farmakologiju u Njemačkoj. Nedavno je osnovala neovisnu istraživačku skupinu i odlučila primijeniti JEDNU mikroskopiju na svoje studije sinaptičkih detalja.
