Nadawanie koloru obrazom z mikroskopu elektronowego jest trudnym problemem. Można śmiało powiedzieć, że kolor nie istnieje w tej skali, ponieważ rzeczy obrazowane przez mikroskop elektronowy są mniejsze niż długość fali światła widzialnego. Ale to nie powstrzymało naukowców przed próbowaniem, a przynajmniej opracowywaniem technik zbliżenia.
powiązana zawartość
- Chwalmy teraz wynalazek mikroskopu
Najnowsze, opisane w artykule w Cell przez naukowców z University of California, San Diego, przywiązują sztuczny kolor do struktur biologicznych, co może pomóc nam lepiej zrozumieć struktury i funkcje w komórkach. Jako pierwsi zastosowali tę metodę na materiale organicznym, dopasowując do trzech kolorów i sprawiając, że w jednym przykładzie region Golgiego wydaje się zielony, a błona plazmatyczna czerwona.
„Dodaje wiele dodatkowych informacji do konwencjonalnej mikroskopii elektronowej”, mówi Stephen Adams, główny autor artykułu. „Mamy nadzieję, że będzie to ogólna technika, którą ludzie wykorzystają do tego mapowania bardzo wysokiej rozdzielczości dowolnej cząsteczki, tak naprawdę, jak chcą.”
Ponieważ takie technologie zwiększają rozdzielczość obrazów, naukowcy mogą zajrzeć do samych komórek i bardziej szczegółowo zidentyfikować znajdujące się w nich ciała. W tradycyjnym mikroskopie opartym na świetle niemożliwe jest zobrazowanie czegoś mniejszego niż długość fali światła, którą wykorzystuje mikroskop, czyli około 250 nanometrów, wyjaśnia Brian Mitchell, profesor nadzwyczajny biologii komórkowej i molekularnej na Northwestern University. „To dość duży obszar, więc jeśli próbujesz powiedzieć, że to naprawdę ważne białko, które znalazłeś, znajduje się wewnątrz błony lub na zewnątrz błony, naprawdę trudno powiedzieć, że kiedy nie możesz uzyskać rozdzielczość poniżej 250 nm ”- mówi.
Tymczasem czarno-białe obrazy generowane przez mikroskop elektronowy mają podobny problem: chociaż rozdzielczość zapewniana przez zakres jest świetna, może być trudno odróżnić różne struktury komórkowe w skali szarości.
Technika zastosowana przez Adamsa i firmę jest swego rodzaju kombinacją mikroskopii świetlnej, która odbija światło od przedmiotów, i mikroskopii elektronowej, która odbija elektrony od przedmiotów. Po pierwsze, wykorzystują obraz wygenerowany przez mikroskop świetlny, aby zidentyfikować struktury, które chcą podkreślić. Wprowadzają niewielką ilość metalu ziem rzadkich i nakładają na niego strukturę. Następnie poddają go mikroskopowi elektronowemu.
Kiedy mikroskop strzela elektronami w tkankę, niektóre z nich przechodzą bezpośrednio, a inne uderzają w grubsze lub cięższe materiały i odbijają się, jak promieniowanie rentgenowskie. Niektórzy uderzają w metal ziem rzadkich i przemieszczają tam elektron, powodując jego odlot; wraz z odrobiną energii, odrębną od konkretnego użytego metalu, i właśnie to mierzy ich mikroskop. Technika ta nazywana jest spektroskopią strat energii elektronowej.
Adams zobrazował struktury komórkowe, takie jak kompleks Golgiego, białka na błonie plazmatycznej, a nawet białka w synapsach w mózgu. „W przypadku wielu eksperymentów biologicznych warto mieć bardzo duże powiększenie, aby naprawdę zobaczyć, gdzie są te białka lub gdzie ta konkretna cząsteczka znajduje się w komórce i co robi” - mówi. „Często daje wyobrażenie o funkcji.”
Mitchell podkreśla, że to nie tylko akademickie. Wiedza o tym, co dzieje się w komórce, może być przydatna w diagnozowaniu i leczeniu chorób.
„Jeśli masz białko, które, powiedzmy, lokalizuje się na jakiejś podbudowie komórkowej ... i być może w tej sytuacji chorobowej białko nie idzie tam, gdzie powinno, ”, mówi Mitchell. „Patrząc na lokalizację białka, mówisz:„ hej, to białko nie idzie tam, gdzie powinno, to prawdopodobnie jest to mechanizm leżący u podstaw mechanizmu, w którym komórka nie działa tak, jak powinna, i może leżeć u podstaw przyczyny tej choroby. robi to, co robi. ”
Artykuł w Cell nie jest jedyną próbą dostarczenia kolorowych obrazów z mikroskopów elektronowych. Jedną z nich jest korelacyjna mikroskopia elektronowa światła, która taguje struktury komórkowe na obrazie mikroskopu świetlnego za pomocą cząsteczek fluorescencyjnych w celu ich zlokalizowania, a następnie używa mikroskopu elektronowego do obrazowania ich i nakłada dwa obrazy. Innym jest znakowanie immunogold, które wiąże cząsteczki złota z przeciwciałami, które następnie pojawiają się na obrazie mikroskopu elektronowego ze względu na gęstość złota. Ale każdy ma swój problem: pierwszy wymaga dwóch różnych obrazów z różnych mikroskopów, co zmniejsza precyzję; a ten drugi może dawać niejasne zabarwienie.
Gazeta jako ostatnia nosiła imię Rogera Tsiena, nagradzanego Nobla chemika, który zmarł w sierpniu. Tsien był najbardziej znany z używania białka fluorescencyjnego z meduzy do oświetlania struktur komórkowych.
„[Ten artykuł] był kulminacją prawie 15 lat pracy, więc myślę, że to kolejne dziedzictwo, które pozostawił”, mówi Adams. „To nadzieja, że doprowadzi to do nowych pomysłów i nowych sposobów ulepszenia mikroskopu elektronowego i jego przydatności”.
