ساخت میکروسکوپی برای تصویربرداری همزمان از موقعیت و جهت گیری مولکول ها در سلول
تجهیزات جانبی: محققان برای اولین بار موفق به توسعه میکروسکوپ ترکیبی شده اند که می تواند بطور همزمان موقعیت و جهت گیری سه بعدی مولکول ها را درون سلول ها تصویربرداری کند. این پیشرفت علمی می تواند درک بهتری از فرآیندهای زیستی در مقیاس نانومتری عرضه نماید.
به گزارش تجهیزات جانبی به نقل از ایسنا، پژوهشگران مؤسسه زیست شناسی دریایی (Marine Biological Laboratory – MBL) موفق به توسعه‌ی میکروسکوپی ترکیبی شده اند که امکان تصویربرداری همزمان از موقعیت و جهت گیری سه بعدی مجموعه ای از مولکول ها، مانند پروتئین های نشان دار درون سلول ها، را فراهم می آورد.
این میکروسکوپ جدید با نام Pol-diSPIM، تلفیقی از فناوری فلورسانس قطبی شده و میکروسکوپ دو دید صفحه روشن (diSPIM) است. فناوری فلورسانس قطبی شده ابزاری پرارزش برای اندازه گیری جهت گیری مولکول ها به حساب می آید، در حالیکه میکروسکوپ دو دید صفحه روشن توانایی بالایی در تصویربرداری از عمق نمونه دارد.
پروتئین ها در جواب محیط اطراف خود، جهت گیری سه بعدی شان را تغییر می دهند. این تغییرات به آنها اجازه می دهد که با سایر مولکول ها تعامل کرده و وظایف زیستی خودرا انجام دهند. با استفاده از این ابزار جدید، امکان ثبت تغییرات جهت گیری سه بعدی پروتئین ها فراهم گشته است.
تالون چند، نویسنده اول این مقاله و پژوهشگر مؤسسه ی CZ Biohub San Francisco، می گوید: «تغییرات موقعیتی یک مولکول می تواند سرنخ های ارزشمندی عرضه نماید، اما گاهی اطلاعات کلیدی در تغییر جهت گیری آن نهفته است. این تکنولوژی جدید می تواند زوایای پنهانی از زیست شناسی را آشکار کند که قبل تر مشاهده ی آنها دشوار بود.»
یکی از کاربردهای کلیدی این فناوری، مطالعه ی دوک های تقسیم سلولی است که تا حالا یکی از چالش های بزرگ در حوزه ی میکروسکوپی بوده است. رودولف اولدنبرگ، یکی از محققان ارشد MBL و از نویسندگان این مقاله، توضیح می دهد: «در روش های سنتی میکروسکوپی، همچون نور قطبی شده، مطالعه ی دوک تقسیم سلولی در صورتیکه در صفحه ای عمود بر جهت دید باشد، نسبتاً ساده است. اما اگر این صفحه کج شود، اطلاعات حاصل گرفتار ابهام می شود. این میکروسکوپ جدید به ما اجازه می دهد تا این خطای دید را اصلاح کرده و بازهم موقعیت و جهت گیری سه بعدی مولکول ها را به دقت ثبت نماییم.»
پژوهشگران امیدوارند این سیستم را بهبود بخشند تا بتوانند تغییرات موقعیتی و جهت گیری ساختارهای زیستی را در نمونه های زنده با گذشت زمان بررسی نمایند. همچنین، توسعه‌ی کاوشگرهای فلورسانسی جدید می تواند دامنه ی کاربرد این فناوری را گسترش دهد و مطالعه ی طیف وسیع تری از ساختارهای زیستی را امکانپذیر سازد.
ایده اولیه این میکروسکوپ در سال ۲۰۱۶، طی جلسات هم اندیشی گروهی از متخصصان میکروسکوپی در MBL شکل گرفت. هری شروف پژوهشگر مؤسسه ی پزشکی هاروارد هاوارد هیوز (HHMI Janelia) و یکی از اعضاء مؤسسه ی ملی سلامت (NIH)، درحال کار با میکروسکوپ سفارشی diSPIM بود که آنرا در همکاری با ابیشک کومار توسعه داده بود.
diSPIM دارای دو مسیر تصویربرداری است که در زاویه ی قائمه به یکدیگر قرار دارند. این خاصیت به محققان امکان می دهد تا نمونه را از دو دیدگاه مختلف روشن کرده و تصویربرداری کنند. این شیوه دو دیدگاهی نه تنها ضعف وضوح عمقی یک دیدگاه را جبران می کند، بلکه کنترل بیشتری بر قطبش نور ورودی ارائه می دهد.
شروف و اولدنبرگ در گفت وگوهای علمی متوجه شدند که این میکروسکوپ دو دید می تواند محدودیت های میکروسکوپ های نور قطبی شده را نیز برطرف کند. شروف می گوید: «اگر دو دیدگاه متعامد داشته باشیم، می توانیم فلورسانس قطبی شده را در این راستا گیری ها به صورت مؤثرتری بررسی نماییم. پس چرا از diSPIM برای ثبت داده های فلورسانس قطبی شده استفاده نکنیم؟»
این پروژه به رساله دکترای تالون چندلر تبدیل شد و او یک سال را در لابراتوار اولدنبرگ در MBL صرف ترکیب این دو سیستم کرد. این تیم تحقیقاتی، diSPIM را به کریستال های مایع مجهز کرد که امکان تغییر جهت گیری قطبش نور ورودی را فراهم می ساخت.
مین گوئو، که در آن زمان در لابراتوار قبلی شروف در NIH فعالیت داشت، در کنار چندلر روی پردازش داده ها و بازسازی سه بعدی اطلاعات کار کرد. چندلر توضیح می دهد: «زمان زیادی صرف شد تا ببینیم بازسازی این داده ها چه شکلی خواهد بود و چه مقدار اطلاعات را میتوان از آنها بازیابی کرد.»
پیشرفت این پروژه حاصل همکاری مستمر بین MBL، دانشگاه شیکاگو و NIH بود. چندلر در اینباره می گوید: «در تمام مراحل توسعه‌ی این فناوری، بحث ها و تبادل نظرهای بسیاری میان MBL، دانشگاه شیکاگو و NIH شکل گرفت. این همکاریهای بین رشته ای عامل کلیدی موفقیت این پروژه بود.»
منبع: تجهیزات جانبی
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب