211service.com
Cellen oplichten in 3D
Een revolutie in lichtmicroscopie laat wetenschappers inzoomen op structuren die nog nooit eerder met zichtbaar licht zijn gevisualiseerd. Nieuwe superresolutiemicroscopietechnieken die in verschillende laboratoria worden ontwikkeld, stellen wetenschappers in staat structuren te bekijken die ooit te klein waren om onder een lichtmicroscoop te zien, vanwege de inherente resolutielimiet die wordt opgelegd door de golflengte van licht.
Met behulp van een techniek genaamd PALM kunnen Harald Hess en collega's de posities van veel verschillende membraaneiwitten in twee dimensies bepalen.
Wetenschappers van de Janelia Farm Research Campus van het Howard Hughes Medical Institute hebben onlangs de creatie aangekondigd van een techniek genaamd interferometrische foto-geactiveerde lokalisatiemicroscopie (iPALM), waarmee ze driedimensionale afbeeldingen kunnen maken van structuren in cellen met de hoogste resolutie die tot nu toe met een optische microscoop is waargenomen.
De techniek, waarvan de details onlangs werden gepubliceerd in Proceedings van de National Academy of Sciences , voegt een derde dimensie toe aan een eerdere benadering, PALM genaamd, die fluorescerende moleculen gebruikt die aan en uit kunnen worden gezet om de details van kleine structuren onder een lichtmicroscoop op te lossen. Met PALM wordt slechts een klein deel van de fluorescerende moleculen in een cel op een bepaald moment ingeschakeld, waardoor een waas van licht wordt omgezet in een relatief schaarse reeks heldere vlekken die afzonderlijk kunnen worden opgelost en die de positie onthullen van eiwitten die zijn getagd met fluorescerende moleculen. Door veel afbeeldingen aan elkaar te naaien, creëren onderzoekers een compleet tweedimensionaal beeld.
Om een derde dimensie aan PALM toe te voegen, wendden de onderzoekers zich tot interferometrie, een techniek die veel wordt gebruikt voor het meten van hoeken en afstanden op microscopische schaal. Licht van fluorescerende moleculen in het monster wordt van boven en onder opgevangen en de twee lichtstralen worden naar een bundelsplitser gestuurd die ze naar drie verschillende camera's stuurt. De hoeveelheid licht die elke camera bereikt, kan worden gebruikt om de verticale positie van elk fluorescerend molecuul in het monster te berekenen. Uiteindelijk zijn we in staat om de positie in alle drie de richtingen van een molecuul te krijgen in minder dan 20 nanometer, of ongeveer 10 keer de grootte van een gemiddeld eiwit, zegt Harald Hess , de Janelia Farm-wetenschapper die het onderzoek leidde. Klik hier om afbeeldingen te zien van celstructuren die zijn gemaakt met iPALM.
John Sadat , hoogleraar biochemie en biofysica aan de Universiteit van Californië, San Francisco, zegt dat het artikel een krachttoer is in het stimuleren van de resolutie van lichtmicroscopen. Maar hij voegt eraan toe dat een van de nadelen van het gebruik van zo'n hoge ruimtelijke resolutie voor biologische beeldvorming is dat het momenteel vereist dat cellen worden gedood en chemisch worden gefixeerd, zodat het geen gebeurtenissen in realtime kan vastleggen. De uitdaging voor het veld, zegt Sedat, is om vooruitgang in ruimtelijke resolutie samen te brengen met realtime beeldvorming van levende cellen.
Gleb Shtengel, een van de leiders van de nieuwe techniek, zegt dat hoewel de tijd die nodig is om meerdere foto's te combineren het moeilijk maakt om snelle gebeurtenissen vast te leggen met iPALM, we van plan zijn het uit te breiden naar live-celbeelden van langzamer bewegende gebeurtenissen.