At bringe farve til elektronmikroskopbilleder er et vanskeligt problem. Man kunne sandsynligvis sige, at farve ikke findes i den skala, fordi de ting, der er afbildet af et elektronmikroskop, er mindre end bølgelængden for synligt lys. Men det har ikke forhindret forskere i at prøve eller i det mindste udvikle teknikker til at tilnærme det.
Relateret indhold
- Lad os nu prise opfindelsen af mikroskopet
Den seneste, beskrevet i en artikel i Cell af forskere fra University of California, San Diego, knytter kunstig farve til biologiske strukturer, hvilket kunne hjælpe os med bedre at forstå strukturer og funktioner i celler. De er de første til at bruge denne metode på organisk materiale, der matcher op til tre farver og fremstiller i et eksempel en Golgi-region grøn og en plasmamembranrød.
”Det tilføjer en masse yderligere oplysninger til konventionel elektronmikroskopi, ” siger Stephen Adams, hovedforfatter af papiret. ”Vi håber, det vil være en generel teknik, som folk vil bruge til denne meget høje opløsningskortlægning af ethvert molekyle, som de virkelig ønsker.”
Idet teknologier som dette fremkalder opløsningen af billeder, kan det give forskere mulighed for at kigge inde i cellerne i sig selv og identificere kropperne i dem mere detaljeret. Under et traditionelt, lysbaseret mikroskop er det umuligt at forestille sig noget mindre end bølgelængden af lys, som mikroskopet bruger, som er omkring 250 nanometer, forklarer Brian Mitchell, lektor i celle- og molekylærbiologi ved Northwestern University. ”Det er et temmelig stort område, så hvis du prøver at sige, at dette virkelig vigtige protein, du har fundet, er på indersiden af en membran eller på ydersiden af en membran, er det virkelig svært at sige det, når du ikke kan komme under den opløsning på 250 nm, ”siger han.
I mellemtiden har de sort / hvide billeder, der er genereret af et elektronmikroskop, et lignende problem: Mens opløsningen, som omfanget giver, er stor, kan det være svært at skelne mellem forskellige cellulære strukturer i en grå skala.
Den teknik, som Adams og firmaet har brugt, er en slags kombination af lysmikroskopi, der spretter lys fra objekter, og elektronmikroskopi, der spretter elektroner ud af objekter. Først bruger de et lysmikroskop-genereret billede til at identificere de strukturer, de ønsker at fremhæve. De introducerer en lille mængde sjældent jordartsmetal og overlejrer strukturen med det. Derefter udsætter de det for et elektronmikroskop.
Når mikroskopet fyrer elektroner mod vævet, går nogle lige igennem, og andre rammer tykkere eller tungere materialer og spretter tilbage, som en røntgenstråle. Et par få rammer det sjældne jordartsmetal og fortrænger et elektron der, hvilket får det til at flyve ud; sammen med kommer en smule energi, der er forskellig fra det anvendte metal, og det er det deres mikroskop måler. Teknikken kaldes spektroskopi for elektronisk energitab.
Adams har afbildet cellestrukturer som Golgi-komplekset, proteiner på plasmamembranen og endda proteiner ved synapser i hjernen. "I mange biologiske eksperimenter er det nyttigt at have den meget høje forstørrelse for virkelig at se, hvor disse proteiner er, eller hvor dette bestemte molekyle er i cellen, og hvad det gør, " siger han. ”Det giver dig ofte en idé om, hvad funktionen er.”
Dette er ikke kun akademisk, påpeger Mitchell. At vide, hvad der foregår inde i en celle, kan være nyttigt i diagnosen og behandlingen af sygdomme.
"Hvis du har et protein, som f.eks. Lokaliseres til en eller anden cellulær understruktur ... og måske i den sygdomssituation går proteinet ikke dit sted, hvor det skal gå, " siger Mitchell. ”Ved at se på lokaliseringen af proteinet, siger du, 'hej, dette protein går ikke, hvor det skal, det er sandsynligvis det, der ligger til grund for mekanismen til, hvorfor cellen ikke fungerer, som den skal, og kan underbygge, hvorfor denne sygdom gør, hvad det gør. '”
Celleartiklen er ikke det eneste forsøg på at tilvejebringe farvebilleder fra elektronmikroskoper. En anden er korrelativ lyselektronmikroskopi, der mærker cellestrukturer i et lysmikroskopbillede med lysstofrørsmolekyler til at lokalisere dem, derefter bruger et elektronmikroskop til at afbillede dem og overlejrer de to billeder. En anden er immunogold-mærkning, der binder guldpartikler til antistoffer, og disse vises derefter i et elektronmikroskopbillede på grund af guldets densitet. Men hver har sit eget problem: førstnævnte kræver to forskellige billeder fra forskellige mikroskoper, hvilket reducerer præcisionen; og sidstnævnte kan give uklar farvning.
Avisen var den sidste, der bærer navnet Roger Tsien, en Nobelprisvindende kemiker, der døde i august. Tsien var bedst kendt for at bruge et fluorescerende protein fra vandmænd til at belyse cellulære strukturer.
”[Dette papir] var kulminationen på næsten 15 års arbejde, så jeg tror, det er en anden arv, at han er tilbage, ” siger Adams. ”Det er håbet, at det vil føre frem til nye ideer og nye måder at forbedre elektronmikroskopet og dets nyttighed.”
