Et zebrafiskembryo betragtes som en helhed, sammensat af mere end 26.000 detaljerede billeder. Foto via Journal of Cell Biology
Da Google Earth først kom ud i 2005, havde mange af os en lignende oplevelse. Når vi stirrede med øjnene på vores computerskærm, zoomede vi ind fra et billede af Jorden i rummet til en visning af Nordamerika, derefter De Forenede Stater, derefter vores hjemstat, derefter by og derefter kvarter, til sidst fascineret af en visning af bare vores eget hus eller lejlighedsbygning.
Efterfølgende zoomes på det kombinerede zebrafiskembryobillede. Foto via Journal of Cell Biology
Nu har et forskerteam fra Leiden University Medical Center i Holland gjort den samme oplevelse muligt for et stykke biologisk væv. Som detaljeret i en artikel, der blev offentliggjort i går i Journal of Cell Biology, har forskerne oprettet en ny teknologi, de kalder "virtuel nanoskopi." Ved at sy sammen tusinder af billeder fra et elektronmikroskop, giver de seerne mulighed for at zoome fra en vævsniveau-visning ned for at se celler i detaljer i individer. Du kan opleve teknologien for dig selv på tidsskriftets websted med et zebrafisk embryobillede brugt som demonstration.
Siden 1950'erne har elektroniske mikroskoper gjort det muligt for biologer at se strukturer inde i celler i bemærkelsesværdig detalje. Problemet - især for lagfolk - er, at disse billeder er så zoomet ind, at det er svært at se nøjagtigt, hvad du ser på. Små dele af en celle er fanget i hvert billede, men isoleret set er de vanskeligt mentalt at forestille sig med hensyn til hele cellen, så meget mindre et stykke væv eller en hel organisme.
Derudover lider selve forskningsprocessen begrænsningerne i denne tilgang. Mikroskopister scanner typisk prøven for at producere en oversigt med lavere opløsning og zoomer derefter ind for at producere detaljerede billeder kun i de områder, der ser ud til at være af interesse. At vende tilbage senere for at tage nærbilleder af andre områder kan ofte være vanskeligt, hvis ikke umuligt, bemærker forskerne, fordi visse typer konserverede prøver kan forringes med tiden.
Som svar udviklede forskerteamet en ny måde at kombinere tusinder af distinkte elektronmikroskopbilleder for at skabe en sammenhængende og interaktiv helhed. Som en del af processen indsamles tusinder af lidt overlappende billeder i en indledende fase. Derefter sætter et automatiseret softwareprogram næsten sammen, ved hjælp af metadata på de enkelte billeders orientering og en algoritme, der sammenligner lignende funktioner i hver af dem for at bestemme nøjagtigt, hvor de skal placeres.
Det viste zebrafiskembryo er sammensat af mere end 26.000 individuelle billeder. Den enorme fil vejer i alt 281 gigapixels med 16 millioner pixels pr. Tomme. Hele embryoet er 1, 5 mm langt, og du kan flytte fra et zoomet billede ud af helheden til en detaljeret oversigt over strukturer, såsom en kerne, inden for en bestemt celle.
Den nye teknologi vil tjene som mere end internetunderholdning til videnskabeligt tilbøjelige. Forskerne oplyser, at deres nye metode kan bruges til at hjælpe andre forskere med at finde opdagelser, fordi de vil være mere i stand til at relatere strukturer med funktioner i en række skalaer. Som bevis anvendte de teknikken til at analysere zebrafiskembryo, humant hudvæv, et musembryo og musens nyreceller.
