Labas ziņas: ar lētiem mikroskopiem var iegūt arī augstas izšķirtspējas attēlus
Nanologu Ali Šaiba un Silvio Rizzoli komanda Getingenes Universitātes Medicīnas centrā Vācijā ir izstrādājusi parastās gaismas mikroskopijas metodi — ONE Microscope tehniku —, kas vienā līmenī reģistrē atsevišķu proteīnu un vēl neredzētu šūnu struktūru attēlus. detaļu, kas pārsniedz pat vairāku miljonu dolāru "superizšķirtspējas" mikroskopu. vairāku miljonu dolāru "superizšķirtspējas" mikroskopi. Rezultāti tika publicēti pirmsdrukas vietnē bioRxiv.
"Mikroskopijas tehnoloģijā vajadzētu būt zināmai demokrātijas formai." Rizzoli norāda, ka jaunās tehnoloģijas augstā izšķirtspēja ir piemērojama daudzām, nevis nedaudzajām pārtikušajām laboratorijām.
Parasto optisko mikroskopu iespējas ierobežo optikas likumi, kas nozīmē, ka novērojumi objektiem, kas mazāki par 200 nm, ir izplūduši, sacīja Rizzoli, piebilstot, ka pētnieki ir izstrādājuši ārpus fizikas augstas izšķirtspējas metodes, kas var samazināt šo robežu līdz aptuveni 10. nm. Šī metode, kas 2014. gadā ieguva Nobela prēmiju ķīmijā, izmanto optiskus trikus, lai precīzi noteiktu fluorescējošās molekulas, kas pievienotas olbaltumvielām.
2015. gadā pētnieki ierosināja citu veidu, kā apiet optisko ierobežojumu. Pētnieku komanda, kuru vadīja ASV Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta neironu inženieris Edvards Boidens, pierādīja, ka piepūšamie audi (izmantojot autiņos atrodamu absorbējošu savienojumu) var noturēt šūnu objektus vienu no otra. Metode, kas pazīstama kā inflācijas mikroskopija, ir radījusi kvantu lēcienu mikroskopa izšķirtspējā, ļaujot izšķirt aptuveni 20 nm struktūras.
Šaiba un Rizzoli tehnika apvieno abas metodes, lai panāktu sub{0}}nm izšķirtspēju. Šī skaidrība ir pietiekama, lai atklātu atsevišķu olbaltumvielu formu, kuras iepriekš parasti tika attēlotas sīkāk, izmantojot dārgākas strukturālās bioloģijas metodes, piemēram, krioelektronu mikroskopiju.
Izplešanās mikroskopijas vienkāršība ir daļa no tās pievilcības, un Boydens lēš, ka vairāk nekā 1,{1}} laboratorija ir pieņēmusi šo metodi. Paraugus apstrādā ar ķīmiskām vielām, kas imobilizē olbaltumvielas uz polimēra, kas, pievienojot ūdeni, uzbriest līdz 1,000 reizes lielākam par sākotnējo izmēru, ļaujot molekulām atdalīties. ONE mikroskopijas tehnikā tiek izmantots arī siltums vai fermenti, lai to sadalītu. olbaltumvielas, lai atsevišķi fragmenti pietūkuma procesā tiktu izstiepti dažādos virzienos.
Pētnieki ir izmantojuši savu metodi, lai reģistrētu neiromolekulas GABAA receptoru attēlus, kas ļoti atgādina augstas izšķirtspējas krioelektronu mikroskopiju un proteīnu rentgena kristalogrāfijas kartes. Viņi ir arī fiksējuši liela proteīna gabala, ko sauc par ototoksīnu, kontūru, kura struktūra vēl nav noteikta un kas palīdz pārraidīt audio signālus smadzenēs. Forma ir līdzīga AlphaFold dziļās mācīšanās tīkla strukturālajām prognozēm.
Lai gan šī metode neatbilst krioelektronu mikroskopijas izšķirtspējai, kas dažos gadījumos var atklāt gandrīz atomu līmeņa detaļas, kas mazākas par 0,2 nm, krioelektronu mikroskopijas metodes ir gan niecīgas, gan dārgas, Rizzoli teica, piebilstot, ka ONE mikroskopija, gluži pretēji, var nodrošināt ātru un vienkāršu veidu, kā izprast gandrīz jebkuras molekulas struktūru.
Daļa no tehnoloģijas izstrādes motivācijas bija paplašināt vismodernāko optisko mikroskopu pieejamību, sacīja Rizzoli. ONE mikroskopa metode ir pietiekami vienkārša, lai to varētu izmantot fluorescences mikroskopiem, kas 90. gados kļuva novecojuši.
Kairas Vācijas universitātes farmācijas tehnoloģe Salma Tammama šovasar plāno nosūtīt doktorantu apgūt šo tehniku. Viņas laboratorija pēta, kā nanodaļiņas pārvietojas pa šūnām, un viņi vēlas redzēt sīkāku informāciju par daļiņām un to nesējiem. Taču, tāpat kā daudziem pētniekiem valstīs ar zemiem un vidējiem ienākumiem, viņiem nav pieejami dārgi augstas izšķirtspējas mikroskopi.
Lielizšķirtspējas mikroskopijas izmantošanas paplašināšana ir svarīga arī labi finansētu iestāžu zinātniekiem, saka Noa Lipšteins, sinapses biologs Leibnicas Molekulārās farmakoloģijas centrā Vācijā. Viņa nesen nodibināja neatkarīgu pētniecības grupu un izvēlējās izmantot ONE mikroskopiju sinaptisko detaļu pētījumos.
