Новейший микроскоп FEI Scios сумеет заглянуть вовнутрь клеток с высоченным разрешением

    Nanofabrication Cleanroom Facility (Nano3) при Калифорнийском институте в Сан-Диего является первым учреждением, которое обзаведется новым двухлучевыми микроскопом FEI Scios с адаптацией для пользования при криогенных температурах. Новейший микроскоп понадобится в изучениях самых различных сфер науки, от материаловедения перед началом структурной и молекулярной биологии.

    Новейший микроскоп FEI Scios сумеет заглянуть вовнутрь клеток с высоченным разрешением

    Технический директор Nano3 Бернд Фрубергер поясняет:

    «Существует огромнейший энтузиазм к пользованию сего инструмента посреди самых разнообразных подразделений Калифорнийского вуза. Отделы наноинженерии, материаловедения и аэрокосмической техники, электротехники и вычислительной техники, химии, физики, биологии — все они нуждаются в этом инструменте и воспринимали активное роль в воплощении его в реальность».

    «Этот инструмент предоставляет самые передовые способности для кросс-секционирования, подготовки участков для просвечивающей электрической микроскопии и поболее тамошнего. Однако что вправду различает его от других, это же новенькая вероятность ишачить в криогенных критериях, что дозволит клеточным биологам узреть структуры био клеток в наиболее высочайшем разрешении и предпочтительнее осознать, как только клеточки работают на молекулярном уровне. Может быть, это же проложит путь для новеньких способов исцеления и новеньких фармацевтических препаратов».

    Элизабет Вилла, новейший доцент кафедры химии и биохимии в Калифорнийском институте в Сан-Диего, наряду с ее сотрудниками в Колледже биохимии Макса Планка (в Германии) адаптировала микроскоп на базе сфокусированного ионного пучка для био исследовательских работ. Конструкцию приняла голландская корпорация FEI и реализовала в первом макете микроскопа, который Вилла в будущем разрабатывала в Калифорнийском институте вместе с компанией».

    Вилла помечает, что Калифорнийский вуз в Сан-Диего установил академическую традицию в области молекулярной визуализации — не в последнюю очередь благодаря работе биохимика Роджера Тсиена. Тсиен получил Нобелевскую премию по химии 2008 года за открытие и разработку темно-зеленого флуоресцентного белка, который произвел революцию в сферах клеточной биологии и нейробиологии, позволив ученым заглянуть вовнутрь жив клеточки и следить за них поведением в режиме настоящего времени.

    «Я занимаюсь схожим, — объясняет Вилла, — только использую электрическую микроскопию, которая предлагает нам изображения с наиболее высоченным разрешением. Мысль нашего способа заключается в сплочении граждан, кои занимаются структурной биологией, с людьми, кои занимаются биологией клеточки, используя новейший инструмент, который дозволит нам узреть структуру клеток с высоченным разрешением и предпочтительнее осознать, что проделывают молекулы».

    Дабы растолковать разницу меж световой микроскопией (с которой функционировал Тсиен) и ее электрической микроскопией, Вилла употребляет метафору.

    «Световая микроскопия — это же как только пораздавать фонари куче граждан в городке. Вы сможете созидать, где эти люди, однако и не понимаете, что происходит вокруг их. С электрической микроскопией можно узреть граждан с фарами (молекулы клеточки) и строения городка (структуру клеточки)».

    Однако у электрической микроскопии существуют и другая сторона. Классически, дабы предстать зримыми, клеточки обязаны быть заблаговременно подготовлены средством сушки и окрашивания «толстым слоем краски». Все же большая часть клеток очень толстые, дабы них можно существовало исследовать таким макаром, и конкретно тут в игру вступает инструмент Scios. Он дозволит Вилле сократить толщину клеток перед началом нужной для электрической микроскопии — порядка пары десятых микрона — без сотворения каких бы то ни было помех и искажений и с сохранением криогенных температур (температуры водянистого азота, обычно).

    «Есть люди — вроде доктора нейронауки Марка Эллисмана — кои проводят красивую работу, проектируя и используя пятна с краской, однако ежели ваша миссию заключается в получении изображений клеточки в высочайшем разрешении, где стоит ли вопросец в определении структурных деталей, вы желаете избежать нанесения доборного слоя краски поверх. Это же как только если б вы нанесли на личико слой краски, а уж потом пробовали подсчитать, сколько ресниц у вас есть».

    Вилла ассоциирует процесс исследования клеточки (привычно эукариотических клеток) при криогенных температурах с «быстрой заморозкой» клеточного «города» из ее предшествующей метафоры.

    «Все в клеточке леденеет в фолиант положении, в каком присутствовалось, потому мы приобретаем лучший общий вид. Посреди тамошнего, что я изучала, были комплексы ядерных пор, кои являются привратниками ядер. Они задерживают ДНК снутри ядра и подальше от остальных элементов клеточки. Нет смысла доставать его из клеточки для исследования, потому для нас немаловажно заледенить его на месте».

    «С способами крио-электронной томографии мы можем производить трехмерные снимки клеток — томограммы. То, чем я занимаюсь, определенно эквивалентно компьютерной томографии, кроме тамошнего, что клеточки в миллион раз все меньше. Мы можем предпринять эти снимки в 3D и разглядеть на StarCAVE либо NextCAVE (в колледже Qualcomm), увеличенные и в цвете, ладно осознав, что происходит».

    Вилла прибавляет, что очередным привилегией крио-электронной микроскопии является вероятность вывести клеточную динамику со временем — эдак именуемую эргодичность. Она может взглянуть на 3000 ядерных пор, замороженных в различное время, дабы вывести клеточную динамику, систематизировать всю эту информацию, а уж потом предпринять прогнозы. Потом она может провести опыт со световой микроскопией в естественных критериях (с ролью жив клеточки) и сопоставить приобретенные заданные с прогнозами и предшествующим анализом.

    Вилла помечает, что пользование удвоенного луча Scios для нанообработки био материала, на ее взор, это же «угон инструмента, кои материаловеды задействуют всегда для нанофабрикации материалов».

    Микроскоп Scios будет содействовать и исследованию нейродегенеративных болезней, также научным исследованиям, касающимся рака и задушевных болезней.

    «Разного рода возмущения либо фенотипы, связанные с заболеваниями либо действием излечения, можно обследовать с микроскопом Scios. Немаловажно отметить, что это же лишь первый этап, однако он приведет нас в максимально увлекательное пространство: ведь мы желаем узреть молекулярные структуры в них естественной взаимосвязи. От уровня клеточки перед началом всего организма».