211service.com
Komórki, na żywo i w 3-D
Naukowcy z MIT zaprojektowali mikroskop do generowania trójwymiarowych filmów żywych komórek. Mikroskop, który działa jak skaner komórkowy tomografem komputerowym, pozwoli naukowcom obserwować zachowanie komórek w czasie rzeczywistym z większą szczegółowością. To nowe urządzenie pokonuje kompromis między rozdzielczością a akcją na żywo, który utrudnia naukowcom badanie komórek i może prowadzić do nowych metod badań przesiewowych leków.
Spojrzenie w środku: To zdjęcie żywego, milimetrowego robaka wykonane nowym mikroskopem 3D wyraźnie pokazuje wewnętrzne struktury, w tym układ trawienny. Pysk robaka znajduje się u góry, a gruby czerwony pasek to gardło robaka.
Komórek nie można badać pod tradycyjnym mikroskopem, ponieważ nie pochłaniają one zbyt wiele światła widzialnego. Tak więc mikroskop MIT opiera się na innej optycznej właściwości komórek: sposobie, w jaki załamują światło. Gdy światło przechodzi przez komórkę, zmienia się jego kierunek i długość fali. Różne części komórki załamują światło na różne sposoby, dzięki czemu mikroskop MIT może pokazać poszczególne części ze wszystkimi szczegółami.
Michael Field , profesor fizyki na MIT, który kierował rozwojem nowego mikroskopu, mówi, że inne metody tworzenia trójwymiarowych obrazów komórek pozwalają naukowcom tylko przyjrzeć się kontrolowanym artefaktom. Aby można je było oglądać za pomocą konwencjonalnego mikroskopu, komórki muszą być potraktowane środkami utrwalającymi i barwnikami i są martwe; To, co widać na tych obrazach, nie jest tak naprawdę tym, jak wygląda komórka, mówi. Nasza technika pozwala na badanie komórek w ich natywnym stanie bez żadnego przygotowania. Może na przykład wychwytywać spooling chromosomów podczas podziału komórki lub kurczenie się komórki raka szyjki macicy po leczeniu kwasem octowym.
Mikroskop tworzy trójwymiarowe obrazy, łącząc wiele zdjęć komórki wykonanych pod kilkoma różnymi kątami. Obecnie wygenerowanie każdego trójwymiarowego obrazu zajmuje tylko jedną dziesiątą sekundy, wystarczająco szybko, aby obserwować reakcję komórek w czasie rzeczywistym. Ta technika przetwarzania, zwana tomografią, jest również wykorzystywana do obrazowania medycznego w skanach CT, które łączą obrazy rentgenowskie wykonane pod wieloma różnymi kątami w celu stworzenia trójwymiarowych obrazów ciała.
Multimedialne
Zobacz trójwymiarowy obraz żywej komórki rakowej.
Jednak mikroskop MIT działa na znacznie mniejszą skalę niż urządzenia do obrazowania medycznego. Naukowcy stworzyli obrazy pojedynczych komórek, w tym komórek raka szyjki macicy, oraz bardzo małych robaków, zwanych C. elegans . Każdy robak ma tylko milimetr długości i składa się z około tysiąca komórek. Feld mówi, że mikroskop nie może obecnie zobrazować niczego znacznie większego, ponieważ grubsze tkanki zawierające dużą liczbę komórek rozpraszają światło, tworząc zamglony obraz. Przyszłe wersje mikroskopu mogą przezwyciężyć to ograniczenie, emitując i wykrywając światło z jednego miejsca; obecny mikroskop oświetla jedną stronę próbki i zbiera ją z drugiej.
Używając mikroskopu Felda, możesz uchwycić komórki w ich naturalnym środowisku i zobaczyć, jak reagują na zmiany, mówi Maryann Fitzmaurice , profesor nadzwyczajny patologii na Uniwersytecie Case Western Reserve. W przeciwnym razie po prostu otrzymasz migawkę w czasie komórki. Fitzmaurice mówi, że ponieważ technika jest tak nowa, nie jest jasne, czego naukowcy dowiedzą się o komórkach, patrząc na obrazy refrakcji. Mówi, że to bardzo podstawowa technika, która ma wiele potencjalnych zastosowań. Jednym z potencjalnych zastosowań mogą być testy przesiewowe leków w żywych komórkach. Naukowcy mogliby dawkować komórkom potencjalny związek terapeutyczny i używać mikroskopu do obserwowania ich reakcji.
Feld i współpracownicy z Harvard Medical School wykorzystali już swój mikroskop, aby oświetlić działanie testu medycznego. Podczas badań miednicy lekarze czasami wykonują wizualny test na raka szyjki macicy, nakładając kwas octowy na szyjkę macicy, co powoduje, że tkanki przedrakowe stają się białe. Fitzmaurice mówi, że lekarze wiedzieli, że to działa, ale nie dlaczego. Używając mikroskopu MIT, naukowcy byli w stanie wyraźnie zobaczyć zmiany w różnych częściach komórki, co jest bardzo cenne w zrozumieniu tego testu, mówi Fitzmaurice.