Mikroskopija

"Visas naujas pasaulis

 

    Padaryti nematomą matomu

 

 1665 m. ROBERTAS HUKAS, britų polimatas, išleido „Micrographia“ – knygą, kurioje jis aprašė naudodamas tuo metu dar palyginti naują instrumentą – mikroskopą – siekdamas ištirti smulkiausias visko – nuo ​​uolų iki vabzdžių – struktūras. Priartinęs kamštienos gabalėlį, jis pamatė korį primenančią struktūrą ir sugalvojo terminą „ląstelė“, kad apibūdintų mažas poras, kurias matė.

 

    Mikroskopai nuėjo ilgą kelią nuo XVII amžiaus ir padėjo mokslininkams pamatyti smulkesnius dalykus vis detaliau. Tačiau jie vis dar turi savo ribas – šiuolaikiniai optiniai mikroskopai negali atvaizduoti struktūrų, mažesnių nei matomos šviesos bangos ilgis arba keli šimtai nanometrų. Kadangi šviesa sklinda, judant per mažus tarpus, detalės žemiau tam tikro mastelio tampa neaiškios.

 

    2015 m. Masačusetso technologijos instituto (MIT) neuromokslininkas Edwardas Boydenas rado būdą, kaip įveikti fizinius mikroskopo apribojimus, apversdamas vaizdo gavimo problemą ant jo galvos. Užuot išradęs geresnį mikroskopą, jis rado būdą, kaip patį objektą padaryti didesnį. Jo technika, žinoma kaip „išsiplėtimo mikroskopija“, veikia fiziškai padidindama audinį. Pirma, dominantys baltymai yra pažymėti fluorescenciniais žymenimis. Tada į audinį įterpiamas plečiamasis gelis ir įpilami fermentai, kad sukramtytų standžius struktūrinius ląstelių komponentus. Gelis plečiasi, kartu su juo atsinešdamas fluorescencinius žymenis. Tai padidina pradinę baltymų struktūrą maždaug keturis su puse karto, išsaugant jos proporcijas. Optinis mikroskopas, kurio tipinė skiriamoji geba yra apie 250 nanometrų, gali sukurti atskirų elementų vaizdus ląstelėse, kurios iš tikrųjų yra tik 60 nanometrų pločio.

 

    Tačiau daugelis baltymų turi kampelius, kurie yra per siauri, kad fluorescencinės žymės galėtų įsispausti. Net ir naudojant išsiplėtimo mikroskopiją, tokios struktūros, kaip su Alzheimerio liga susijusios amiloido-beta plokštelės, atrodo, kaip neryškios dėmės. Šiai problemai daktaras Boydenas sukūrė naują sprendimą: fluorescencinių žymenų pridėjimas po mėginio išplėtimo, o ne anksčiau. Ir vietoj fermentų, jo naujasis metodas naudoja šilumą. Tai leido jam išplėsti kampelius iki 20 kartų, išlaikant nepažeistus baltymus. 

 

Naujoji technika neseniai buvo aprašyta Nature Biomedical Engineering.

 

    Dr Boydenas šį metodą vadina „išsiplėtimą atskleidžiančia mikroskopija“. Kadangi metodas gali būti taikomas iteratyviai, jis mano, kad galiausiai jis galės sukurti 100 kartų padidintą baltymų struktūrą. Jo komanda MIT jau naudojo ją, kad atskleistų sinapsių, nanometrų dydžio jungtis tarp nervų ląstelių detales, taip pat atskleistų mechanizmus, susijusius su Alzheimerio liga, atskleisdama retkarčiais amiloido-beta baltymo spirales aplink aksonus (nuotraukoje, rožinės spalvos), kurios yra siūliškos nervinių ląstelių dalys, pernešančios elektrinius impulsus. Komanda planuoja ištirti perkrautas baltymų struktūras, susijusias su Parkinsono liga, ir molekules, susijusias su senėjimo procesu smegenyse.

 

    Huko „Mikrografijoje“ buvo dešimtys vabzdžių ir augalų piešinių. Tai buvo bestseleris ir, populiarindamas mikroskopus, paspartino mokslo pažangą. Praėjus trims šimtmečiams, plėtimąsi atskleidžianti mikroskopija tęsia siekį giliau pažvelgti į labai mažų daiktų pasaulį." [1]

 

·  ·  · 1. "Zooming in; Microscopy." The Economist, 10 Sept. 2022, p. 81(US).