Värien tuominen elektronimikroskooppikuviin on hankala ongelma. Voitaisiin todennäköisesti sanoa, että väriä ei ole siinä mittakaavassa, koska elektronimikroskoopin kuvaamat asiat ovat pienempiä kuin näkyvän valon aallonpituus. Mutta se ei ole estänyt tutkijoita yrittämästä tai ainakin kehittämästä tekniikoita lähentää sitä.
Asiaan liittyvä sisältö
- Kiittäkäämme nyt mikroskoopin keksintöä
Viimeisimmässä Kalifornian yliopiston San Diegon tutkijoiden kuvatussa artikkelissa Cell on kiinnitetty keinotekoisia värejä biologisiin rakenteisiin, mikä voisi auttaa meitä ymmärtämään paremmin solujen rakenteita ja toimintoja. He ovat ensimmäisiä, jotka käyttävät tätä menetelmää orgaanisessa materiaalissa, sovittaen jopa kolme väriä ja tekemällä yhdessä esimerkissä Golgin alueen näyttävän vihreältä ja plasmakalvon punaiselta.
"Se lisää paljon lisätietoja tavanomaiseen elektronimikroskopiaan", sanoo lehden pääkirjailija Stephen Adams. "Toivomme, että se on yleinen tekniikka, jota ihmiset käyttävät mitä tahansa haluamansa molekyylin erittäin korkearesoluutioiseen kartoitukseen."
Koska tällainen tekniikka nostaa kuvien resoluutiota, se voi antaa tutkijoille mahdollisuuden kurkistaa itse solujen sisälle ja tunnistaa niissä olevat elimet yksityiskohtaisemmin. Perinteisessä valopohjaisessa mikroskoopissa on mahdotonta kuvata jotain pienempää kuin mikroskoopin käyttämä valon aallonpituus, joka on noin 250 nanometriä, selittää Luoteis-yliopiston solu- ja molekyylibiologian apulaisprofessori Brian Mitchell. ”Se on melko iso alue, joten jos yrität sanoa, että löytämäsi todella tärkeä proteiini on kalvon sisällä tai kalvon ulkopuolella, on todella vaikea sanoa, että kun et voi laske alle sen 250 nm: n tarkkuuden ”, hän sanoo.
Samaan aikaan elektronimikroskoopin tuottamilla mustavalkoisilla kuvilla on samanlainen ongelma: Vaikka laajuuden tarjoama resoluutio on suuri, voi olla vaikea erottaa harmaan asteikon eri solurakenteita.
Adamsin ja yrityksen käyttämä tekniikka on eräänlainen yhdistelmä valomikroskopiaa, joka pomppii esineiden valoa, ja elektronimikroskopiaa, joka pomppii elektroneja esineistä. Ensinnäkin, he käyttävät kevyttä mikroskoopin luomaa kuvaa tunnistamaan rakenteet, jotka he haluavat korostaa. Ne tuovat mukanaan pienen määrän harvinaisia maametalleja ja peittävät rakenteen sen kanssa. Sitten he altistavat sen elektronimikroskoopille.
Kun mikroskooppi ampuu elektroneja kudokseen, jotkut menevät läpi, ja toiset osuvat paksumpiin tai raskaampiin materiaaleihin ja palautuvat takaisin, ikään kuin röntgenkuva. Muutamat lyövät harvinaista maametallia ja syrjäyttävät elektronin sinne, jolloin se lentää ulos; mukana tulee vähän energiaa, joka eroaa käytetystä metallista, ja tätä heidän mikroskoopinsa mittaa. Tätä tekniikkaa kutsutaan elektronien energiahäviöspektroskopiaksi.
Adamsilla on kuvannettu solurakenne, kuten Golgi-kompleksi, proteiinit plasmakalvolla ja jopa proteiinit aivojen synapsissa. "Monissa biologisissa kokeissa on hyödyllistä saada tämä erittäin suuri suurennus, jotta voidaan todella nähdä, missä nämä proteiinit ovat tai missä tämä tietty molekyyli on solussa ja mitä se tekee", hän sanoo. "Se antaa usein kuvan siitä, mikä on funktio."
Tämä ei ole vain akateemista, Mitchell huomauttaa. Tietäminen mitä solun sisällä tapahtuu, voi olla hyödyllistä sairauksien diagnosoinnissa ja hoidossa.
"Jos sinulla on proteiinia, joka esimerkiksi sanotaan lokalisoivan jonkin solun alarakenteeseen ... ja ehkä siinä sairaustilanteessa proteiini ei mene sinne, mihin sen pitäisi mennä", Mitchell sanoo. "Tarkastelemalla proteiinin lokalisointia sanot:" Hei, tämä proteiini ei ole menossa sinne, minkä se on tarkoitus, se on todennäköisesti taustalla mekanismissa, miksi solu ei toimi haluamallaan tavalla, ja voisi olla taustalla, miksi tämä sairaus tekee mitä tekee. '”
Soluartikkeli ei ole ainoa yritys tuottaa värikuvia elektronimikroskoopeista. Toinen on korrelatiivinen valoelektronimikroskopia, joka merkitsee valomikroskooppikuvassa solurakenteet fluoresoivilla molekyyleillä niiden löytämiseksi, käyttää sitten elektronimikroskooppia niiden kuvaamiseen ja peittää nämä kaksi kuvaa. Toinen on immunogold-merkintä, joka sitoo kultahiukkaset vasta-aineisiin, ja ne esiintyvät sitten elektronimikroskooppikuvassa kullan tiheyden vuoksi. Mutta jokaisella on oma ongelmansa: entinen vaatii kaksi erilaista kuvaa erilaisista mikroskoopeista vähentäen tarkkuutta; ja jälkimmäinen voi antaa epäselvän värjäyksen.
Lehti kantoi viimeksi elokuussa kuolleen Nobel-palkinnon saaneen kemian Roger Tsienin nimen. Tsien tunnetaan parhaiten meduusa-aineiden fluoresoivan proteiinin käytöstä solurakenteiden valaistamiseksi.
"[Tämä paperi] oli melkein 15 vuoden työn huipentuma, joten mielestäni hän on toinen perintö, jonka hän on jättänyt", Adams sanoo. "Se on toivoa, että se johtaa eteenpäin uusia ideoita ja uusia tapoja parantaa elektronimikroskooppia ja sen hyödyllisyyttä."
