Bones notícies: els microscopis barats també poden obtenir imatges de superresolució
L'equip de nanòlegs Ali Shaib i Silvio Rizzoli del Centre Mèdic Universitari de Göttingen, Alemanya, ha desenvolupat un mètode per a la microscòpia de llum ordinària, la tècnica ONE Microscope, que registra imatges de proteïnes individuals i d'estructures cel·lulars mai vistes en un nivell. de detall que supera fins i tot el d'un microscopi de "super-resolució" multimilionari. microscopis de "super-resolució" multimilionaris. Les troballes es van publicar al lloc web de preimpressió bioRxiv.
"Hi hauria d'haver alguna forma de democràcia en la tecnologia de microscòpia". Rizzoli assenyala que l'alta resolució de la nova tecnologia és aplicable a molts, no als pocs laboratoris benestants.
Les capacitats dels microscopis òptics convencionals estan limitades per les lleis de l'òptica, el que significa que les observacions d'objectes menors de 200 nm són difuses, va dir Rizzoli, i va afegir que els investigadors han desenvolupat mètodes de superresolució més enllà de la física que poden reduir aquest límit a uns 10. nm. Aquest mètode, que va guanyar el Premi Nobel de Química 2014, utilitza trucs òptics per identificar molècules fluorescents unides a proteïnes.
El 2015, els investigadors van proposar una altra manera d'eludir el límit òptic. Un equip d'investigadors dirigit per Edward Boyden, enginyer neuronal de l'Institut Tecnològic de Massachusetts, als EUA, va demostrar que els teixits inflables (utilitzant un compost absorbent que es troba als bolquers) podrien mantenir els objectes cel·lulars allunyats els uns dels altres. La tècnica, coneguda com a microscòpia d'inflació, ha donat lloc a un salt quàntic en la resolució del microscopi, permetent resoldre estructures d'uns 20 nm.
La tècnica de Shaib i Rizzoli fusiona els dos mètodes per aconseguir una resolució sub-1nm. Aquesta claredat és suficient per revelar la forma de les proteïnes individuals, que anteriorment s'imaginaven amb més detall mitjançant mètodes de biologia estructural més cars, com ara la microscòpia crioelectrònica.
La simplicitat de la microscòpia d'expansió forma part del seu atractiu, i Boyden estima que més d'1,000 laboratoris han adoptat la tècnica. Les mostres es tracten amb productes químics que immobilitzen les proteïnes en un polímer, que s'infla fins a 1,000 vegades la seva mida original quan s'afegeix aigua, cosa que permet separar les molècules. UNA tècnica de microscòpia també utilitza calor o enzims per descompondre's. les proteïnes, de manera que els fragments individuals s'estiren en diferents direccions durant el procés d'inflor.
Els investigadors han utilitzat el seu mètode per gravar imatges d'una neuromolècula, el receptor GABAA, que s'assembla molt a la microscòpia crioelectrònica d'alta resolució i als mapes de cristal·lografia de raigs X de proteïnes. També han capturat el contorn d'un gran tros d'una proteïna anomenada ototoxina, l'estructura de la qual encara no s'ha determinat, que ajuda a transmetre senyals d'àudio al cervell. La forma és similar a les prediccions estructurals fetes per la xarxa d'aprenentatge profund AlphaFold.
Tot i que el mètode no pot igualar la resolució de la microscòpia crioelectrònica, que en alguns casos pot revelar detalls a nivell gairebé atòmic inferiors a 0,2 nm, les tècniques de microscòpia crioelectrònica són alhora insignificants i cares, Rizzoli va dir, afegint que UNA microscòpia, en canvi, pot proporcionar una manera ràpida i senzilla d'entendre l'estructura de gairebé qualsevol molècula.
Part de la motivació per desenvolupar la tecnologia va ser ampliar l'accessibilitat dels microscopis òptics d'avantguarda, va dir Rizzoli. el mètode de microscopi ONE és prou senzill com per ser aplicable als microscopis de fluorescència, que van quedar obsolets a la dècada de 1990.
Salma Tammam, tecnòloga farmacèutica de la Universitat Alemanya del Caire, té previst enviar un estudiant de doctorat a estudiar la tècnica aquest estiu. El seu laboratori estudia com les nanopartícules es mouen a través de les cèl·lules i volen veure detalls de les partícules i els seus portadors. Però, com molts investigadors de països d'ingressos baixos i mitjans, no tenen accés a microscopis cars de superresolució.
Ampliar l'ús de la microscòpia de super-resolució també és important per als científics d'institucions ben finançades, diu Noa Lipstein, biòloga de sinapsis del Centre Leibniz de Farmacologia Molecular d'Alemanya. Recentment va fundar un grup de recerca independent i va optar per aplicar ONE microscòpia als seus estudis de detalls sinàptics.
