Technologia mikroskopowa umożliwia obrazowanie 3D w ultrawysokiej rozdzielczości w skali nanometrycznej

W ciągu ostatnich dwóch dekad mikroskopia odnotowała bezprecedensowy postęp w szybkości i dokładności. Jednak struktury komórkowe są głównie trójwymiarowe, a konwencjonalnym technikom superrozdzielczości często brakuje rozdzielczości niezbędnej we wszystkich trzech kierunkach do uchwycenia szczegółów w skali nanometrycznej. Zespół badawczy kierowany przez Uniwersytet w Getyndze, w tym Uniwersytet w Würzburgu i Centrum Badań nad Rakiem w Stanach Zjednoczonych, zbadał technikę obrazowania w super rozdzielczości, która polega na połączeniu zalet dwóch różnych metod w celu uzyskania tej samej rozdzielczości we wszystkich trzech wymiarach ; To jest decyzja „izotropowa”. Wyniki zostały opublikowane w Science Advances.

Pomimo ogromnych ulepszeń w mikroskopii, nadal istnieje zauważalna różnica między rozdzielczością we wszystkich trzech wymiarach. Jedną z metod, która może wypełnić tę lukę i osiągnąć rozdzielczość nanometrową, jest obrazowanie z transferem energii indukowanym przez metal (MIET). Wyjątkowa rozdzielczość głębi obrazowania MIET została połączona z niezwykłą rozdzielczością boczną mikroskopii lokalizacji pojedynczych cząsteczek, w szczególności z metodą zwaną mikroskopią bezpośredniej optycznej rekonstrukcji losowej (dSTORM). Nowa technika oparta na tej kombinacji umożliwia naukowcom uzyskanie trójwymiarowego izotropowego obrazowania struktur subkomórkowych w ultrawysokiej rozdzielczości. Ponadto naukowcy wdrożyli dwukolorową metodę MIET-dSTORM, aby umożliwić im obrazowanie dwóch różnych cytoszkieletów w trzech wymiarach, na przykład mikrotubul i wgłębień pokrytych klatryną – małych struktur wewnątrzkomórkowych – które znajdują się razem w tym samym regionie.

„Łącząc dobrze ugruntowane koncepcje, opracowaliśmy nową technikę mikroskopii superrozdzielczej. Jej główną zaletą jest to, że umożliwia bardzo wysoką rozdzielczość w trzech wymiarach, pomimo zastosowania stosunkowo prostej konfiguracji” – mówi dr Jan-Christoph Thiel, pierwszy autor publikacji, Uniwersytet w Getyndze Będzie to potężne narzędzie z wieloma zastosowaniami do rozdzielania kompleksów białkowych i małych organelli z rozdzielczością sub-nanometrową. Jeden z autorów do korespondencji, dr Oleksiy Nevsky, jeden z autorów do korespondencji, mówi: „ Każdy, kto ma dostęp do technologii mikroskopii konfokalnej z szybkim skanerem laserowym i możliwościami pomiaru czasu życia fluorescencji, powinien móc wypróbować tę technikę.

„Piękno technologii tkwi w jej prostocie. Oznacza to, że naukowcy na całym świecie będą mogli szybko wdrożyć tę technologię do swoich mikroskopów” – dodaje profesor Jörg Enderlein, który kierował zespołem badawczym w Instytucie Biofizyki Uniwersytetu w Getyndze. Ta metoda daje nadzieję, że stanie się potężnym narzędziem do superrozdzielczej mikroskopii 3D o niezwykle wysokiej rozdzielczości i różnorodnych zastosowaniach w biologii strukturalnej.

Odniesienie:

1. Jan-Christoph Thiel, Marvin Jongblot, Dominic A. Helmreich, Roman Tsukanov, Anna Chesik, Alexei I. Chezek, Martin J. Schnermann, Marcus Sauer, Oleksiy Nevsky, Jörg Enderlein. Dwuwymiarowa izotropowa mikroskopia ultrawysokiej rozdzielczości z transferem energii indukowanym przez metal. Postępy Naukowe, 2022; 8 (23) DOI: 10.1126 / sciadv.abo2506