Создание цветных изображений на электронном микроскопе - сложная задача. Можно было бы правдоподобно сказать, что цвет не существует в таком масштабе, потому что изображения, полученные с помощью электронного микроскопа, меньше, чем длина волны видимого света. Но это не остановило ученых от попыток или, по крайней мере, разработки методов для их приближения.
Связанный контент
- Давайте теперь оценим изобретение микроскопа
Последний, описанный в статье в Cell клетками ученых из Калифорнийского университета в Сан-Диего, придает искусственный цвет биологическим структурам, которые могут помочь нам лучше понять структуры и функции внутри клеток. Они первыми используют этот метод на органическом материале, сопоставляя до трех цветов и делая, в одном примере, область Гольджи зеленым, а плазматическую мембрану - красным.
«Это добавляет много дополнительной информации к обычной электронной микроскопии», - говорит Стивен Адамс, ведущий автор статьи. «Мы надеемся, что это будет общий метод, который люди будут использовать для этого очень высокого разрешения картирования любой молекулы, действительно, что они хотят».
Поскольку такие технологии повышают разрешение изображений, это может позволить ученым заглянуть внутрь самих клеток и более детально идентифицировать тела внутри них. По словам Брайана Митчелла, адъюнкт-профессора клеточной и молекулярной биологии в Северо-Западном университете, под традиционным световым микроскопом невозможно изобразить что-то меньшее, чем длина волны света, которую использует микроскоп, около 250 нанометров. «Это довольно большая область, поэтому, если вы пытаетесь сказать, что этот действительно важный белок, который вы нашли, находится внутри мембраны или снаружи мембраны, очень трудно сказать, что когда вы не можете получить разрешение ниже 250 нм », - говорит он.
Между тем, черно-белые изображения, полученные с помощью электронного микроскопа, имеют аналогичную проблему: хотя разрешение, обеспечиваемое прицелом, велико, может быть трудно различить различные клеточные структуры в оттенках серого.
Техника, которую использовали Адамс и компания, является своего рода комбинацией световой микроскопии, которая отражает свет от объектов, и электронной микроскопии, которая отражает электроны от объектов. Во-первых, они используют изображение, полученное с помощью светового микроскопа, чтобы идентифицировать структуры, которые они хотят выделить. Они вводят небольшое количество редкоземельного металла и перекрывают его структуру. Затем они подвергают его электронному микроскопу.
Когда микроскоп запускает электроны в ткани, некоторые проходят сквозь них, а другие ударяются о более толстые или более тяжелые материалы и отскакивают назад, как рентгеновские лучи. Немногие ударяются о редкоземельный металл и вытесняют там электрон, заставляя его вылетать; наряду с этим приходит немного энергии, отличной от конкретного используемого металла, и это то, что измеряет их микроскоп. Методика называется спектроскопией потерь энергии электронов.
Адамс изобразил клеточные структуры, такие как комплекс Гольджи, белки на плазматической мембране и даже белки в синапсах в мозге. «Для многих биологических экспериментов полезно иметь очень большое увеличение, чтобы реально увидеть, где находятся эти белки, или где именно эта молекула находится в клетке, и что она делает», - говорит он. «Это часто дает вам представление о том, что это за функция».
Это не просто академический, указывает Митчелл. Знание того, что происходит внутри клетки, может быть полезно при диагностике и лечении заболеваний.
«Если у вас есть белок, который, скажем, локализуется в некоторой клеточной субструктуре… и, возможно, в этой ситуации заболевания, белок не идет туда, куда он должен идти», - говорит Митчелл. «Глядя на локализацию белка, вы говорите:« эй, этот белок не идет туда, где он должен, это, вероятно, то, что лежит в основе механизма, почему клетка не функционирует так, как это должно быть, и может лежать в основе, почему эта болезнь делает то, что делает.
Статья « Ячейка» - не единственная попытка предоставить цветные изображения с помощью электронных микроскопов. Одним из них является корреляционная световая электронная микроскопия, которая маркирует клеточные структуры на изображении в световом микроскопе флуоресцентными молекулами для их обнаружения, затем использует электронный микроскоп для их изображения и накладывает два изображения. Другой - маркировка иммуноголдом, которая связывает частицы золота с антителами, а затем они появляются на электронном микроскопе из-за плотности золота. Но у каждого есть своя собственная проблема: первое требует двух разных изображений с разных микроскопов, что снижает точность; и последний может дать неясное окрашивание.
Эта газета была последней с именем Роджера Циена, лауреата Нобелевской премии, который умер в августе. Цянь был известен тем, что использовал флуоресцентный белок медузы для освещения клеточных структур.
«[Эта статья] стала кульминацией почти 15 лет работы, поэтому я думаю, что он оставил еще одно наследие», - говорит Адамс. «Это надежда, что это приведет к новым идеям и новым способам улучшения электронного микроскопа и его полезности».
