میکروسکوپ بسیار دقیق در فضا و زمان
میکروسکوپ بسیار دقیق روشی است که میتواند فراتر از پراش(شکست) نور را “ببیند” و تصویری جدید از سلولها و اندامک و ساختارهای درونی آن فراهم کند. این روش بخصوص از زمانی که طراحان آن در سال ۲۰۱۴ میلادی جایزۀ نوبل را دریافت کردند، توجه بسیاری را به خود معطوف کرده است.
اما میکروسکوپ فوق واضح محدودیت بزرگی دارد: این روش تنها فواصل را تفکیک می کند. این روش ممکن است تنها برای نمونه‌های ایستا یا ثابت مثل مواد جامد یا سلول‌های ثابت مفید باشد اما وقتی صحبت از زیست‌شناسی می شود، اوضاع کمی پیچیده می شود. سلول‌های زنده بسیار پویا بوده و به فرایندهای زیستی پیچیده‌ای وابسته هستند که در بازه‌های زمانی کمتر از یک ثانیه اتفاق می افتند و دائم در حال تغییر هستند. بنابراین اگر قرار است ما عملکرد سلول‌های زنده را در سلامتی و بیماری افراد تصویرسازی کرده و درک کنیم، ما به تفکیک زمانی(یا موقت) بالایی نیاز داریم.
تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور تئو لاسر، مدیر آزمایشگاه بصری زیست-پزشکی مرکز تحقیقاتی پلی‌تکنیک لاسان سوئیس، با ابداع روشی که قابلیت اجرای میکروسکوپی فوق واضح سه بعدی و تصویربرداری حالتی سه بعدی سریع را فراهم می کند، گام‌های مهمی در راستای حل این مشکل برداشتند. تصویربرداری حالتی روشی است که تغییرات ایجاد شده در حالت نور توسط سلولها و اندامک‌های آنها را به نقشۀ ضریب شکست سلولها تبدیل می کند.
این پلتفرم منحصربفرد که “میکروسکوپ ۴بعدی” نام دارد، حساسیت و وضوح زمانی بالای تصویربرداری حالتی را با دقت و وضوح فاصله‌ای میکروسکوپی فلورسانس ادغام می کند. محققان الگوریتمی جدید را ابداع کردند که می تواند اطلاعات حالتی از تصاویر با زمینه روشن(که توسط میکروسکوپ معمولی گرفته شده است) را بازیابی کند. دانشمندان به منظور دستیابی به تصویربرداری سه بعدی سریع، یک منشور جداساز تصویر طراحی کردند که امکان ثبت ۸ تصویر با z جابجاشده را فراهم کند.
این یعنی میکروسکوپ میتواند تصویربرداری حالتی سه بعدی پرسرعت را در حجم ۵۰ م.م * ۵۰ م.م * ۲٫۵ م.م را فراهم کند. سرعت میکروسکوپ را با سرعت دوربین آن محدود می کنند. تیم تحقیقاتی موفق شد پویایی بین سلولی تا ۲۰۰ هرتز را تصویربرداری کند. از دیگر محققان این تحقیقات، کریستین گروسمایر در این باره گفت: «با این منشور می توان یک میکروسکوپ معمولی را به یک تصویربردار فوق سریع سه بعدی تبدیل کرد.»
همچنین این منشور را می توان برای تصویربرداری فلورسانس سه بعدی استفاده کرد که دانشمندان آن را با تصویربرداری نوسانی بصری فوق واضح(SOFI) آزمایش کردند. این روش از سوسوی رنگ‌های فلورسانس استفاده کرده تا وضوح سه بعدی را با بررسی ارتباط سیگنال بهبود بخشد. محققان با استفاده از این روش، تصویربرداری سه بعدی فوق واضح از ساختارهای داخل سلول انجام داده و آن را با تصویربرداری حالتی بدون برچسب ادغام کردند. این دو روش به خوبی مکمل یکدیگر بودند و تصاویر حیرت‌انگیزی از ساختارها، اسکلت و اندامک سلولی را در زمانهای مختلف به وجود آوردند.
پروفسور هلال لاشوئل، دیگر محقق این مطالعات در این باره گفت: «این نتایج و امکان انجام آزمایشات بسیار توسط این روش ما را حیرت‌زده کرد.» پروفسور لاسر در خصوص استفاده از این روش برای مطالعۀ مکانیزم تجمع پروتئینی دخیل در ایجاد و پیشرفت بیماریهای تحلیل عصبی مثل پارکینسون و آلزایمر اظهار داشت: «پیشرفت‌های فنی امکان تجسم فوق واضح تجمع آلفا-ساینوکلین در عصب‌های هیپوکامپ را فراهم کرده است.»
تیم تحقیقاتی این پلتفرم جدید را PRISM یا ابزار بازیابی حالتی با میکروسکوپی فوق واضح نامگذاری کرده‌اند. لاسر اضافه کرد: «ما این ابزار را به عنوان ابزار میکروسکوپی جدید ارائه می کنیم و پیش‌بینی می کنیم روز به روز از آن به منظور پیشبرد تحقیقات در جامعۀ پزشکی استفاده بیشتری شود. امیدواریم این ابزار به جزئی ثابت در علوم عصبی و زیست‌شناسی تبدیل شود.»
برگرفته از sciencedaily
