Încă de la începuturile de peste 400 de ani în urmă, microscopia a făcut salturi - chiar și zero la atomi individuali. Acum, după cum raportează Nick Lunn pentru National Geographic, un nou tip de microscopie face un alt pas înainte, captând imagini 3-D de înaltă rezoluție a celulelor vii în timp ce se mișcă și funcționează în interiorul organismelor.
Majoritatea microscopelor sunt prea lente pentru a capta mișcări celulare în 3-D, potrivit unui comunicat de presă al Institutului Medical Howard Hughes, care a colaborat la noua mașină. Și deși cercetătorii au imaginat celule vii, este dificil să obții imagini de înaltă rezoluție ale grupurilor de celule. Microscopia modernă cu putere mare, de asemenea, scaldă celulele în lumină puternică, uneori de mii sau milioane de ori mai intensă decât soarele, ceea ce le poate schimba comportamentul sau chiar poate deteriora subiecții.
"Acest lucru ridică îndoiala că nu vedem celule în starea lor natală, fericite înconjurate în organismul în care au evoluat", spune Eric Betzig, câștigător al Premiului Nobel pentru chimie și lider al echipei de proiect la Howard Hughes. „De multe ori se spune că a vedea înseamnă a crede, dar când vine vorba de biologia celulelor, cred că întrebarea mai potrivită este„ Când putem crede ce vedem? ”
O problemă deosebită cu privire la privirea organismelor vii este că suprafața subiectului tinde să împrăștie lumina, distorsionând imaginea. Și cu cât arăți mai adânc, cu atât problema este mai gravă. Pentru a depăși problema, noul domeniu de aplicare folosește o tehnică din astrofizică numită optică adaptivă. Ca și telescoapele new-age bazate pe sol, care sunt capabile să corecteze deformarea imaginii cauzată de atmosfera Pământului, domeniul de aplicare poate fi corectat pentru denaturarea cauzată de împrăștierea suprafeței.
„Dacă puteți măsura modul în care lumina este deformată, puteți schimba forma oglinzii pentru a crea o distorsiune egală și opusă, care anulează acele aberații”, spune Betzig Lunn.
O altă tehnică de ultimă oră care ajută la realizarea acestui nou domeniu de activitate este numită microscopie cu foi ușoare, o tehnică de pionierat Betzig la începutul acestui deceniu. În loc să scăldeze o probă în raze dăunătoare, de intensitate mare, microscopul mătura o foaie de lumină ultra-subțire pe tot eșantionul, generând o mulțime de imagini 2-D de înaltă rezoluție. Acestea sunt apoi stivuite pentru a crea imagini tridimensionale fără a albi sau a deteriora proba. Rezultatul celor două tehnici este o imagine 3-D clară a celulelor care se comportă în mod natural. O descriere detaliată a tehnicii apare în revista Science .
„Studierea celulei pe un înveliș este ca și cum ai privi un leu în grădina zoologică - nu vezi exact comportamentele lor native”, îi spune Betzig lui Lunn. „[Folosind obiectul de aplicare] este ca și cum ai privi leul alungând o antilopă pe savană. În cele din urmă, vezi adevărata natură a celulelor.
Imaginile create până acum sunt uluitoare. După cum raportează Brandon Specktor la LiveScience, cercetătorii s-au concentrat pe pești zebra transparenti, nematode și celule canceroase. Primele lor filme 3-D includ celulele canceroase care se deplasează prin vasele de sânge, celulele imune care înghit molecule de zahăr și celulele care se divid în detaliu.
Chiar mai interesant decât imaginile fine este faptul că intensitatea detaliilor permite cercetătorilor să „explodeze” țesuturile pe care le privesc pentru a privi celulele individuale. „De fiecare dată când am făcut un experiment cu acest microscop, am observat ceva inedit - și am generat idei și ipoteze noi de testat”, spune Tomas Kirchhausen, un investigator senior la Spitalul de Copii din Boston, într-un comunicat de presă. "Poate fi folosit pentru a studia aproape orice problemă într-un sistem sau organism biologic la care mă pot gândi."
Această revoluție de microscopie va dura ceva timp pentru a o scoate din laborator și în alte universități și spitale. După cum raportează Specktor, primul microscop este un „monstru al lui Frankenstein” pietruit împreună cu biți și bucăți de la alte microscopuri și mașini. În prezent, ocupă o masă lungă de zece metri și necesită un software personalizat pentru a opera.
Dar, potrivit comunicatului de presă, două scopuri din a doua generație, care vor fi găzduite în laboratoarele de cooperare, vor ocupa doar spațiul unui birou și vor fi disponibile pentru cercetătorii din întreaga lume care solicită să le folosească. Echipa va posta, de asemenea, planurile instrumentului, astfel încât alte instituții să poată încerca să-și construiască propriul instrument. Poate peste zece ani, Betzig îi spune lui Specktor, un model mai mic, accesibil, va fi disponibil comercial.
Până atunci, noile imagini vor trebui să ne dea peste cap. Suntem de acord cu Betzig, care îi spune lui Lunn că prima dată când a văzut imagini din domeniul de aplicare „a fost extraordinar.” Aceasta, desigur, este un jargon științific pentru „cu adevărat îngrijit”.
