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Illuminare le celle in 3-D
Una rivoluzione nella microscopia ottica sta permettendo agli scienziati di ingrandire strutture mai visualizzate prima con la luce visibile. Nuove tecniche di microscopia a super risoluzione in fase di sviluppo in diversi laboratori consentono agli scienziati di visualizzare strutture che una volta erano troppo piccole per essere viste al microscopio ottico, a causa del limite di risoluzione intrinseco imposto dalla lunghezza d'onda della luce.
Utilizzando una tecnica chiamata PALM, Harald Hess e colleghi possono individuare le posizioni di molte diverse proteine di membrana in due dimensioni.
Gli scienziati del Janelia Farm Research Campus dell'Howard Hughes Medical Institute hanno recentemente annunciato la creazione di una tecnica chiamata microscopia interferometrica di localizzazione fotoattivata (iPALM), che consente loro di creare immagini tridimensionali delle strutture all'interno delle cellule alla massima risoluzione mai vista con un microscopio ottico.
La tecnica, i cui dettagli sono stati pubblicati di recente in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , aggiunge una terza dimensione a un approccio precedente chiamato PALM, che utilizza molecole fluorescenti che possono essere accese e spente per risolvere i dettagli di piccole strutture al microscopio ottico. Con PALM, solo una piccola frazione delle molecole fluorescenti all'interno di una cellula viene accesa in un dato momento, trasformando una foschia di luce in un insieme relativamente sparso di punti luminosi che possono essere risolti individualmente e che rivelano la posizione delle proteine etichettate con fluorescenti molecole. Unendo insieme molte immagini, i ricercatori creano un'immagine bidimensionale completa.
Per aggiungere una terza dimensione a PALM, i ricercatori si sono rivolti all'interferometria, una tecnica ampiamente utilizzata per misurare angoli e distanze su scala microscopica. La luce delle molecole fluorescenti nel campione viene catturata dall'alto e dal basso e i due fasci di luce vengono inviati a un divisore di raggio che li indirizza a tre diverse telecamere. La quantità di luce che raggiunge ciascuna telecamera può essere utilizzata per calcolare la posizione verticale di ciascuna molecola fluorescente all'interno del campione. Alla fine, siamo in grado di ottenere la posizione in tutte e tre le direzioni di una molecola in meno di 20 nanometri, o circa 10 volte la dimensione di una proteina media, dice Harald Hess , lo scienziato Janelia Farm che ha guidato lo studio. Clicca qui per vedere le immagini delle strutture cellulari create utilizzando iPALM.
Giovanni Sadat , professore di biochimica e biofisica presso l'Università della California, San Francisco, afferma che il documento è un tour de force nello spingere la risoluzione dei microscopi ottici. Ma aggiunge che uno dei compromessi dell'utilizzo di una risoluzione spaziale così elevata per l'imaging biologico è che attualmente richiede che le cellule vengano uccise e fissate chimicamente, quindi non può catturare eventi in tempo reale. La sfida per il campo, afferma Sedat, è quella di riunire i progressi nella risoluzione spaziale con l'imaging in tempo reale delle cellule vive.
Gleb Shtengel, uno dei leader della nuova tecnica, afferma che sebbene il tempo necessario per combinare più immagini renda difficile catturare eventi dal ritmo serrato con iPALM, stiamo pianificando di espanderlo alle immagini in diretta delle cellule di eventi che si muovono più lentamente.