علم و فناوری فناوری

میکروسکوپ جدیدی که جزئیات پنهان سلول‌ها را آشکار می‌کند

فناوری جدید میکروسکوپ الکترونی دانشمندان آمریکایی، بزرگنمایی ۱۰۰۰۰ برابری را در مقایسه با میکروسکوپ نوری ارائه می‌دهد.

به گزارش شهرآرانیوز؛ محققان در ایالات متحده یک فناوری جدید ساخته‌اند که عملکرد میکروسکوپ‌های الکترونی را تقویت می‌کند.

تکنیک جدید فیزیکدانان آزمایشگاه برکلی و دانشگاه کالیفرنیا برکلی، تصاویر دقیقی از مولکول‌های کوچک و ساختار‌های سلولی ارائه می‌دهد که برای درک زیست‌شناسی و بیماری‌ها بسیار مهم هستند.

آنها تکنیک «کنتراست فاز» را با میکروسکوپ الکترونی کرایو (cryo-EM) تطبیق داده‌اند که حدود ۱۰ هزار برابر بزرگنمایی بیشتری از میکروسکوپ نوری دارد. صفحه مبتنی بر لیزر آنها تصاویر واضحی از مولکول‌هایی را تولید می‌کند که سیستم‌های پیشرفته کرایو-EM امروزی برای ثبت آنها مشکل دارند.

این تیم تحقیقاتی فاش کرد که این فناوری جدید با بیش از ۱۵ سال کار نظری و تجربی توسط دانشمندان برجسته در حوزه توسعه میکروسکوپ، همکاری با ماشین‌کاران متخصص و پشتیبانی شرکت Biohub به ثمر رسیده است.

مدل‌های اتمی دقیق‌تر از مولکول‌ها

صفحه فاز با یک میکروسکوپ جدید و سفارشی «Thermo Fisher Scientific» جفت شده است که برای به حداکثر رساندن مزایای لیزر فوق‌العاده درخشان صفحه توسعه داده شده است.

طبق یک بیانیه مطبوعاتی، تصاویر گرفته شده توسط این سیستم به طور قابل توجهی دقیق‌تر و واضح‌تر هستند و حاوی جزئیات بیشتری هستند که نرم‌افزار می‌تواند برای تولید مدل‌های اتمی دقیق‌تر از مولکول‌های گرفته‌شده پردازش کند.

هولگر مولر (Holger Müller)، استاد فیزیک دانشگاه کالیفرنیا برکلی و دانشمند هیئت علمی در حوزه علوم زیستی آزمایشگاه برکلی که رهبری این تلاش توسعه را بر عهده داشت، گفت: فناوری جدید ما موسوم به تیا (Theia) در حکم یک خودروی فرمول ۱ در میان میکروسکوپ‌ها است. حتی بدون لیزر، وضوح بهتری نسبت به کرایو-EM استاندارد دارد. با افزودن صفحه فاز لیزری امیدواریم که واقعاً به یکی از بهترین ابزار‌های جهان تبدیل شود.

وی افزود: پیش از این، مطالعه ساختار‌ها با کرایو-EM مانند تلاش برای نگاه کردن به نقاشی‌ها در یک گالری تاریک بود. اکنون با «تیا» مانند این است که چراغ‌ها برای اولین بار روشن شده‌اند.

این تیم قدرت این سیستم را با تصویربرداری از آلدولاز (پروتئینی در عضله) و هموگلوبین (پروتئینی که اکسیژن را در خون حمل می‌کند) نشان داد. هموگلوبین پروتئین کوچک‌تری است که اغلب به عنوان معیاری برای عملکرد میکروسکوپ‌های کرایو-EM استفاده می‌شود. صفحه فاز لیزری، وضوح ساختار پروتئین را در هر دو مورد بهبود بخشید، اما این بهبود برای هموگلوبین بیشتر بود.

تیمی برای گسترش میکروسکوپ فراتر از تجزیه و تحلیل تک ذره

این سیستم در حال حاضر در دانشگاه برکلی نصب شده است و تیم سازنده اکنون در تلاش است تا این میکروسکوپ را فراتر از تجزیه و تحلیل تک ذره گسترش دهد تا تکنیک جدیدتری به نام توموگرافی کرایو-الکترون (cryo-ET) را انجام دهد.

مشابه با نحوه سی‌تی‌اسکن (توموگرافی رایانه‌ای) در بیمارستان که تصاویری از اعضای بدن ایجاد می‌کند، میکروسکوپ cryo-ET نما‌های زاویه‌ای مختلف از یک مولکول یا ساختار سلولی را در یک تصویر سه‌بعدی گرد هم می‌آورد.

روش Cryo-ET جهش بزرگی در توانایی دانشمندان برای مطالعه فرآیند‌های سلولی ایجاد خواهد کرد، زیرا برخلاف cryo-EM تک‌ذره‌ای، مولکول‌ها را در حالت‌های طبیعی خود درون سلول‌ها ثبت می‌کند و وضوح بسیار بالاتری نسبت به میکروسکوپ نوری ارائه می‌دهد.

منبع: ایسنا