Prin înlocuirea moleculelor fluorescente dintr-un proces de imagistică existent cu unele care împrăștie lumina, cercetătorii au obținut un nou nivel de detaliu în interiorul celulelor vii din organismul uman.
Modificarea inovatoare va permite oamenilor de știință să observe direct comportamentul molecular pe o perioadă mult mai lungă de timp, deschizând calea către procese biologice esențiale, cum ar fi diviziunea celulară.
„Celula vie este un loc foarte aglomerat, cu proteine care se agită ici și colo”, spune inginerul biomedical Guangjie Cui, de la universitatea din Michigan.
„Super-rezoluția pe care am reușit-o este foarte potrivită pentru vizualizarea acestor activități dinamice”, explică el.
Super-rezoluția este un proces de observare a structurilor biologice incredibil de mici. Acesta utilizează o serie de instantanee realizate din constelații de molecule fluorescente care evidențiază zone selectate din țesutul vizat, eliminând efectul încețoșat al unui fascicul de lumină difractat.
Cercetătorii care au dezvoltat tehnologia de super-rezoluție au primit premiul Nobel în 2014.
Oricât de revoluționar ar fi fost procesul, capacitatea moleculelor fluorescente de a absorbi și apoi de a refracta înapoi lungimea de undă de lumină necesară se epuizează în câteva zeci de secunde, ceea ce exclude cartografierea proceselor de durată mai lungă.
Astfel, Cui și colegii săi au dezvoltat un sistem care să detecteze lumina care se împrăștie de pe nanobare de aur distribuite aleatoriu, un proces care nu se deteriorează la expunerea repetată la lumină.
Chiar dacă markerii de aur sunt mai mari decât structurile țintă, imaginarea mai multor subseturi de bare cu unghiuri diferite și combinarea imaginilor oferă aceeași rezoluție foarte detaliată.
Sistemul rezultat permite un număr impresionant de 250 de ore de observații continue la o rezoluție de doar 100 de atomi.
Echipa a examinat apoi întregul proces de diviziune celulară cu noua nanoscopie PINE, dezvăluind un comportament nemaiîntâlnit până acum al moleculelor de actină, până la nivelul individual al moleculelor.
Actina, componenta principală a citoscheletului celular, oferă celulelor suport structural și ajută la facilitarea mișcării în interiorul celulei.
Astfel, aceste molecule în formă de filament ramificat joacă un rol masiv în divizarea unei celule înainte de a o separa în două celule fiice.
Fiecare copie a acestor celule moștenește aceleași părți interioare, de la proteine la ADN, dar modul exact în care se întâmplă acest lucru a fost mult timp un mister din cauza limitărilor tehnologiei vizuale.
Observând 904 filamente de actină în timpul procesului de diviziune celulară, Cui și echipa sa au putut vedea cum se comportă moleculele individuale unele cu altele.
Ei au descoperit că, atunci când moleculele de actină sunt mai puțin legate între ele, acestea se vor extinde în căutarea mai multor legături.
Pe măsură ce fiecare actină ajunge la vecinele sale, aceasta atrage alte molecule de actină aproape, mărindu-și și mai mult rețeaua.
Cercetătorii au văzut cum aceste mișcări la scară mică s-au transpus într-o imagine celulară la scară mai mare.
În mod neașteptat, atunci când actina se extinde, celula în ansamblu se contractă, și se extinde atunci când actina se contractă. Acest lucru pare contradictoriu, astfel încât cercetătorii sunt dornici să exploreze cum se produce această mișcare opusă.
„Intenționăm să folosim metoda noastră pentru a studia modul în care alte blocuri moleculare se organizează în țesuturi și organe”, spune Somin Lee, inginer biomedical de la universitatea din Michigan.
Potrivit acestuia, tehnica ar putea ajuta potențial cercetătorii să vizualizeze și să înțeleagă mai bine modul în care defectele moleculare din țesuturi și organe se pot transforma în boli.
Un articol care detaliază această cercetare a fost publicată în Nature Communications.
(Foto articol: Imaginea unei celule înainte și după aplicarea noii tehnici de imagistică. Credit: Cui et al., Nature Communications, 2023).
Niciun comentariu!
Poți adăuga unul pentru a porni o conversație.