От началото си преди 400 години микроскопията прави скокове и граници - дори зануляване на отделни атоми. Както Ник Лун съобщава за National Geographic, нов тип микроскопия прави полето още една голяма стъпка напред, заснемайки 3-D изображения с висока разделителна способност на живи клетки, докато се движат и работят в организмите.
Повечето микроскопи са твърде бавни, за да улавят клетъчните движения в 3-D, според прессъобщение на Медицинския институт Хауърд Хюз, който сътрудничи на новата машина. И въпреки че изследователите са имали образни живи клетки, е трудно да получат изображения с висока резолюция на групи клетки. Модерната съвременна микроскопия също къпе клетки в мощна светлина, понякога хиляди или милиони пъти по-интензивна от слънцето, което може да промени поведението им или дори да навреди на минутните обекти.
„Това поражда заяждащото съмнение, че не виждаме клетки в родното им състояние, щастливо влезли в организма, в който са се развили“, казва Ерик Бециг, носител на Нобеловата награда за химия и ръководител на екипа на проекта в Хауърд Хюз. "Често се казва, че виждането вярва, но що се отнася до клетъчната биология, мисля, че по-подходящият въпрос е:" Кога можем да повярваме на това, което виждаме? "
Един особен проблем с надничането във вътрешността на живите организми е, че повърхността на обекта има тенденция да разпръсква светлина, изкривявайки изображението. И колкото по-дълбоко погледнете, толкова по-лош е проблемът. За да преодолее проблема, новият обхват използва техника от астрофизиката, наречена адаптивна оптика. Подобно на наземните телескопи от ново време, които могат да коригират изкривяването на изображението, причинено от земната атмосфера, обхватът може да коригира изкривяванията, причинени от повърхностното разсейване.
"Ако можете да измерите как светлината се изкривява, можете да промените формата на огледалото, за да създадете равно и противоположно изкривяване, което след това да анулира тези аберации", казва Бециг на Лун.
Друга авангардна техника, която помага да се извърши тази нова работа, се нарича решетъчна микроскопия, техника, която Betzig въведе в началото на това десетилетие. Вместо да къпе проба в вредни, високо интензивни лъчи, микроскопът помества ултратънка светлина върху пробата, генерирайки много двуразмерни изображения с висока разделителна способност. След това те се подреждат, за да създадат 3-D изображения, без да избелват или увреждат пробата. Резултатът от двете техники е ясен 3-D образ на клетките, които се държат естествено. Подробно описание на техниката се появява в списание Science .
„Изучаването на килията на прикритие е като гледане на лъв в зоологическата градина - не виждате точно тяхното родно поведение“, казва Бециг на Лун. „[Използването на обхвата] е като да гледаш как лъвът преследва антилопа върху саваната. Най-накрая виждате истинската същност на клетките. "
Образите създадени досега са спиращи дъха. Както докладва Брандън Спектър от LiveScience, изследователите се фокусираха върху прозрачни зебрафини, нематоди и ракови клетки. Първите им 3-D филми включват ракови клетки, движещи се по кръвоносни съдове, имунни клетки, поглъщащи молекули захар и клетки, разделящи се подробно.
Още по-вълнуващо от фините изображения е, че интензивността на детайлите позволява на изследователите да "експлодират" тъканите, които разглеждат, за да разгледат отделни клетки. „Всеки път, когато правим експеримент с този микроскоп, наблюдаваме нещо ново - и генерираме нови идеи и хипотези за тестване“, казва Томас Кирххаузен, старши изследовател в Бостънската детска болница в прессъобщение. "Може да се използва за изследване на почти всеки проблем в биологична система или организъм, за който се сещам."
Ще отнеме известно време, докато тази революция в микроскопията ще я излезе извън лабораторията и в други университети и болници. Както Specktor съобщава, първият микроскоп е „чудовището на Франкенщайн“, калдъръмен заедно с парчета и парчета от други микроскопи и машини. В момента тя заема десетметровата маса и изисква персонализиран софтуер за работа.
Според прессъобщението, две приложно поле от второ поколение, които ще се помещават в сътрудничещи лаборатории, ще заемат само пространството на едно бюро и ще бъдат достъпни за изследователи от цял свят, които кандидатстват за използването им. Екипът ще публикува и плановете за инструмента, за да могат другите институции да се опитат да изградят свой собствен. Може би след десет години, Бетциг казва на Specktor, по-малък, достъпен модел ще бъде наличен в търговската мрежа.
Дотогава новите изображения ще трябва да ни приличат. Съгласни сме с Бетциг, който казва на Лун, че първият път, когато той видя изображения от обхвата, „беше страхотно.“ Това, разбира се, е научен жаргон за „наистина чист“.
