A mikroszkópia több mint 400 évvel ezelőtti kezdete óta ugrásszerűen hatol - még az egyes atomokon is nullázódik. Most, ahogy Nick Lunn a National Geographic számára beszámol, egy új típusú mikroszkópia újabb nagy lépéssel lép fel a terepen, és nagyfelbontású 3D-képeket készít az élő sejtekről, amikor azok mozognak és működnek az organizmusokon belül.
A legtöbb mikroszkóp túl lassú ahhoz, hogy rögzítse a sejtes mozgásokat a 3D-ben, mondja a Howard Hughes Medical Institute sajtóközleménye, amely az új gépen együttműködött. És bár a kutatók élő sejteket képeztek, nehéz a nagy felbontású képeket elkészíteni sejtcsoportokról. A nagyteljesítményű modern mikroszkópia a sejteket erős fényben is elkápráztatja, néha több ezer vagy milliószor intenzívebben, mint a nap, ami megváltoztathatja viselkedésüket, vagy akár károsíthatja a perc alatt álló alanyokat.
"Ez felvette azt a kételkedést, hogy nem látunk sejteket natív állapotukban, boldogan elfoglalva abban a szervezetben, amelyben kifejlődtek" - mondja Eric Betzig, a kémiai Nobel-díj nyertese és Howard Hughes projektvezetője. "Gyakran azt mondják, hogy a látás hisz, de amikor a sejtbiológiáról van szó, azt gondolom, hogy a megfelelőbb kérdés:" Miben tudunk elhinni, amit látunk? "
Az élő szervezetek belső oldalán való peeringtelés egyik speciális problémája az, hogy a tárgy felülete hajlamos a fény szórására, torzítva a képet. És minél mélyebben néz ki, annál rosszabb a probléma. A probléma kiküszöbölésére az új alkalmazási kör adaptív optikának nevezett asztrofizika technikát alkalmaz. Mint az új korú földi távcsövek, amelyek képesek helyreállítani a Föld légköre által okozott képvetemülést, a terjedelem képes korrigálni a felületi szétszóródás okozta torzulásokra is.
"Ha meg tudja mérni, hogy mekkora a fény hulláma, akkor megváltoztathatja a tükör alakját, hogy egyenlő és ellentétes torzítást hozzon létre, amely megszünteti ezeket a rendellenességeket" - mondja Betzig Lunnnak.
Egy másik élvonalbeli technikát, amely elősegíti az új alkalmazási kör létrehozását, rácsos fénylemez-mikroszkópianak nevezik, ez a technika Betzig úttörője volt ebben az évtizedben. Ahelyett, hogy egy mintát káros, nagy intenzitású sugarakkal fürdne, a mikroszkóp ultravékony fénylemezt söpör a mintán, és sok nagy felbontású 2D-képet generál. Ezeket egymásra rakják, hogy 3D-képeket készítsenek, anélkül, hogy a mintát fehérítenék vagy károsítanák. A két módszer eredménye a természetes módon viselkedő sejtek tiszta 3D-képe. A technika részletes leírása megjelenik a Science folyóiratban.
„A sejt tanulmányozása egy fedőlapon olyan, mint egy oroszlán figyelése az állatkertben - nem pontosan látja az ő natív viselkedését” - mondja Betzig Lunnnak. „[A hatókör használata] olyan, mintha az oroszlán antilopot üldözne a szavannán. Végre meglátja a sejtek valódi természetét. "
Az eddig készített képek lélegzetelállítóak. Ahogyan Brandon Specktor a LiveScience-ben beszámol, a kutatók az átlátszó zebrákra, fonálférgekre és rákos sejtekre összpontosítottak. Első háromdimenziós filmjük az erekön keresztül mozgó rákos sejteket, az immunsejteket, amelyek nyelik a cukormolekulákat, és a sejteket részletekre osztva.
A finom képeknél még izgalmasabb, hogy a részletesség intenzitása lehetővé teszi a kutatók számára, hogy „felrobbanja” az általuk megtekintett szöveteket, hogy az egyes sejteket megtekintsék. „Minden alkalommal, amikor kísérletet tettünk ezzel a mikroszkóppal, megfigyeltünk valami újszerűt - és új ötleteket és hipotéziseket generáltunk a teszteléshez - mondta Tomas Kirchhausen, a Bostoni Gyermekkórház egyik vezető kutatója egy sajtóközleményben. "Használható szinte bármilyen probléma tanulmányozására egy biológiai rendszerben vagy szervezetben, amelyre gondolok."
Beletelik egy ideig, amíg ez a mikroszkópos forradalom eljut a laboratóriumba és más egyetemekbe és kórházakba. Amint Specktor beszámol, az első mikroszkóp egy „Frankensteini szörny”, amely macskaköves, más mikroszkópok és gépek bitjeivel és darabjaival együtt. Jelenleg tíz láb hosszú asztalot foglal el, és működéséhez testreszabott szoftverre van szükség.
A sajtóközlemény szerint azonban két második generációs kör, amelyek az együttműködő laboratóriumokban fognak elhelyezkedni, csak egy asztal helyet foglalnak el, és a világ minden tájáról elérhető kutatók számára elérhetők. A csapat elküldi az eszköz terveit is, hogy más intézmények megpróbálhassák megépíteni saját magukat. Tíz év alatt talán Betzig azt mondja a Specktornak, hogy egy kisebb, megfizethető modell lesz elérhető a kereskedelemben.
Addig az új képeknek áttörniük kell ránk. Egyetértünk Betzig-rel, aki azt mondja Lunn-nak, hogy amikor először látta a képeket „fantasztikusan fantasztikusnak”. Ez természetesen tudományos zsargon a „valóban ügyes” kifejezésre.
