Od svojih početaka prije više od 400 godina, mikroskopija je napravila skokove i granice - čak i nultiranje na pojedinim atomima. Kao što Nick Lunn izvještava za National Geographic, nova vrsta mikroskopije polaže polje još jedan veliki korak naprijed, hvatajući 3-D slike živih stanica visoke rezolucije kako se kreću i djeluju u organizmima.
Većina mikroskopa prespor je za snimanje staničnih pokreta u 3-D-u, navodi se u priopćenju Medicinskog instituta Howard Hughes, koje je surađivalo na novom stroju. Iako su istraživači slikali žive stanice, teško je dobiti slike rezolucije skupina visokih razlučivosti. Moderna moderna mikroskopija također kupa stanice snažnom svjetlošću, ponekad tisućama ili milijunima puta intenzivnijom od sunca, što može promijeniti njihovo ponašanje ili čak oštetiti minute subjekta.
„To postavlja goruću sumnju da ne vidimo stanice u njihovom rodnom stanju, sretno uklopljene u organizam u kojem su se razvili“, kaže Eric Betzig, dobitnik Nobelove nagrade za kemiju i vođa projektnog tima pri Howard Hughes. "Često se kaže da viđenje vjeruje, ali kad je riječ o staničnoj biologiji, mislim da je prikladnije pitanje:" Kada možemo vjerovati onome što vidimo? "
Jedan poseban problem s piljenjem u unutrašnjosti živih organizama je taj što površina subjekta ima tendenciju raspršivanja svjetlosti, iskrivljavajući sliku. I što dublje pogledate, to je još gori problem. Da bi se riješio problem, novi opseg koristi tehniku iz astrofizike koja se zove adaptivna optika. Poput novovjekovnih zemaljskih teleskopa koji su u stanju ispraviti slike izobličenja uzrokovanih Zemljinom atmosferom, opseg može ispraviti izobličenja uzrokovana rasipanjem po površini.
"Ako možete izmjeriti kako se svjetlost izvija, možete promijeniti oblik ogledala da biste stvorili jednaka i suprotna izobličenja koja tada poništavaju te aberacije", Betzig kaže Lunnu.
Još jedna vrhunska tehnika koja pomaže u ovom novom djelovanju rada naziva se rešetkasta mikroskopija na ploči, tehnika kojom je Betzig uveden početkom ovog desetljeća. Umjesto da uzorak kupe štetne, zrake visokog intenziteta, mikroskop proguta ultra tanak list svjetla po uzorku, generirajući puno dvodimenzionalnih slika visoke rezolucije. Zatim se postavljaju u 3-D slike bez izbjeljivanja ili oštećenja uzorka. Rezultat dviju tehnika je jasna trodimenzionalna slika stanica koje se prirodno ponašaju. Detaljan opis tehnike nalazi se u časopisu Science .
"Proučavanje ćelije na pokrivaču je poput gledanja lava u zoološkom vrtu - ne vidite baš njihova izvorna ponašanja", Betzig kaže Lunnu. "[Upotreba opsega] je poput gledanja lava kako juri antilopu po savani. Napokon vidiš pravu prirodu stanica. "
Dosad stvorene slike zadivljuju. Kako izvještava Brandon Specktor iz LiveSciencea, istraživači su se usredotočili na prozirne zebrafish, nematode i stanice raka. Njihovi prvi 3-D filmovi uključuju stanice raka koje se kreću kroz krvne žile, imunološke stanice gutaju molekule šećera i stanice koje se detaljno dijele.
Još uzbudljivije od finih slika je da intenzitet detalja omogućava istraživačima da "eksplodiraju" tkiva koja gledaju kako bi pregledali pojedine stanice. "Svaki put kad smo napravili eksperiment s ovim mikroskopom, primijetili smo nešto novo - i stvorili nove ideje i hipoteze za testiranje", kaže Tomas Kirchhausen, stariji istražitelj u dječjoj bolnici u Bostonu, u saopćenju za javnost. "Može se koristiti za proučavanje gotovo bilo kojeg problema u biološkom sustavu ili organizmu o kojem razmišljam."
Trebat će neko vrijeme da se ova revolucija mikroskopije izbaci iz laboratorija i na druga sveučilišta i bolnice. Kako izvještava Specktor, prvi mikroskop je "Frankensteinovo čudovište" popločano zajedno s komadićima i komadima drugih mikroskopa i strojeva. Trenutno zauzima stol dugačak deset stopa i za rad mu je potreban prilagođeni softver.
No, prema priopćenju za javnost, dvije ljestvice druge generacije koje će biti smještene u laboratorijama koje su surađivale zauzet će prostor samo jednog stola i bit će dostupne istraživačima iz cijelog svijeta koji se prijave za njihovo korištenje. Tim će također objaviti planove za instrument kako bi druge institucije mogle pokušati izgraditi vlastiti. Možda će za deset godina, Betzig kaže Specktoru, komercijalno biti dostupan manji, pristupačni model.
Do tada će nas nove slike morati odvajati. Slažemo se s Betzig-om koji kaže Lunnu da je prvi put kad je vidio slike iz okvira "bio strašan." Ovo je, naravno, znanstveni žargon za "stvarno uredno".
