Таңбасыз микроскоп тірі жасуша ішіндегі қозғалысты көрсетеді

Жасушаның ішіндегі ұсақ құрылымдарды бақылау үшін оларды көбіне жарық шығаратын флуоресцентті заттармен белгілеуге тура келеді. Стэнфорд университетінің зерттеушілері мұндай таңбасыз жұмыс істейтін микроскоп әзірледі. Ол тірі жасушадағы бірнеше құрылымның қозғалысы мен өзара әрекетін қатар бақылауға мүмкіндік береді. Дегенмен, бұл — зерттеу құралы; оның көмегімен емдеу тәсілі өзгерді немесе жаңа дәрі жасалды деуге әлі негіз жоқ.

Жүйе жасуша ішіндегі бірнеше құрылымды бақылайды

Микроскоптың толық атауы — Interferometric Image Scanning Microscopy, қысқаша iISM. Стэнфорд тобы жүйенің ажыратымдылығы шамамен 120 нанометр екенін хабарлаған. Нанометр — метрдің миллиардтан бір бөлігі. Бұл көрсеткіш ғалымдарға жасуша ішіндегі өте ұсақ құрылымдардың пішіні мен қозғалысын егжей-тегжейлі көруге көмектеседі.

iISM-нің ерекшелігі — бірнеше құрылымды бір уақытта бақылауға ұмтылуы. Жасуша өзгергенде немесе сыртқы әсерге жауап бергенде оның ішіндегі бөліктер қалай қозғалып, өзара әрекеттесетінін уақыт бойы байқауға болады. Мысалы, зерттеушілер жасуша дәрімен немесе ауру тудыратын ағзамен кездескендегі үдерістерді қарастыра алады. Бұл мүмкіндік зерттеу сұрақтарын кеңейтеді, бірақ микроскоптың өзі дәрінің әсерін дәлелдемейді.

Жүйені Стэнфорд университетінің ғалымдары жасап, нәтижесін Nature баспа тобына кіретін Light: Science and Applications журналында сипаттаған. Берілген мәліметте мақаланың жарияланған күні көрсетілмеген. Сондай-ақ, тәжірибеде пайдаланылған жасушалардың саны мен нақты түрлері толық жазылмаған. Сондықтан нәтиженің қанша үлгіге сүйенгенін немесе басқа зертханаларда қайталанғанын осы дерекке қарап бағалау мүмкін емес.

Жарықтың шашырауы әлсіз сигналды анықтауға көмектеседі

iISM екі бейнелеу тәсілін біріктіреді. Біріншісі — интерферометриялық шашырау микроскопиясы. Лазер сәулесі жасушаға түскенде, оның ішіндегі ұсақ құрылымдар жарықтың бір бөлігін жан-жаққа шашыратады. Бұл сигнал өте әлсіз болуы мүмкін. Сондықтан екінші лазер сәулесімен интерференция жасалады: жарық толқындары қабаттасып, сигналды өлшеуге қолайлы етеді.

Зерттеушілер осы әдісті жетілдірілген конфокальды микроскоптарда қолданылатын камералық детекторлармен ұштастырған. Дәстүрлі конфокальды жүйе жарықты шағын тесік арқылы өткізіп, бір детектормен қабылдайды. Ал камералық детекторлар бір аймақтың бірнеше көрінісін жинай алады. Стэнфорд тобының жүйесінде массивті детектор жарықты бірнеше бағыттан тіркейді.

Детектор жинаған мэдээллийг компьютерлік есептеу әдісі біріктіріп, кескінді айқындайды. Мұны бір нысанды сәл өзгеше бұрыштардан түсірілген көріністерді қатар қарастыруға ұқсатуға болады. iISM-нің детекторы ондағаннан жүздегенге дейін көрініс жинай алады. Бірақ бұл көріністер дайын суреттердің жай қосындысы емес: олардан анығырақ кескін алу үшін арнайы есептеу қолданылады.

Осы біріктірілген тәсілдің нәтижесінде жүйе шамамен 120 нанометрлік ажыратымдылыққа жетеді. Бұл сан микроскоппен кез келген молекуланы жеке тануға болады дегенді білдірмейді. Ол жүйенің ажырата алатын ұсақ бөлшектерінің шамасын сипаттайды. Жасушадағы молекуланың нақты кім екенін анықтау үшін флуоресцентті таңба сияқты молекулаға тән әдіс әлі де қажет болуы мүмкін.

Флуоресцентті таңбаны алмастырмайды

Флуоресцентті таңбалар белгілі бір құрылымды айқындауға көмектеседі. Алайда зерттеушілер бір мезетте көп құрылымды белгілеуде шектеуге кезігеді. Ұзақ бақылау кезінде флуоресцентті сигнал әлсіреп, фотөшу құбылысы байқалуы мүмкін. Таңбаны жасушаға енгізу де оңай бола бермейді, ал кейбір таңбалар бақыланатын құрылымның әрекетіне әсер етуі ықтимал.

iISM жасушаны флуоресцентті таңбасыз бейнелейді. Зерттеушілердің мәліметінше, ол салыстырмалы түрде жоғары контраст беретін таңбасыз әдістерге қарағанда әлдеқайда аз жарық қуатын қажет етеді. Жарық аз болса, фотозақым қаупі төмендеуі мүмкін: күшті жарықтың өзі тірі жасушаны зақымдап немесе қалыпты қызметіне кедергі келтіруі ықтимал. Бұл қауіптің азаюы жасушаға зиян мүлде тимейді деген кепіл емес.

Кейбір мамандандырылған микроскоптар бұдан да жоғары ажыратымдылыққа жете алады. Сондықтан iISM-нің артықшылығы ең ұсақ нысанды көруінде ғана емес. Ол таңбасыз бейнелеуді, салыстырмалы жұмсақ жарықтандыруды және тірі жасушадағы өзгерістерді бақылауды бір жүйеге біріктіреді. Зерттеушілер бұл әдісті флуоресцентті микроскопияға балама емес, оны толықтыратын құрал деп сипаттайды: біріншісі молекуланы нақты тануға, екіншісі жасушаның жалпы көрінісі мен қозғалысын бақылауға көмектеседі.

Бірқатар зерттеу бағыты әлі тексеріліп жатыр

Стэнфордтағы топ жүйені биологияның әртүрлі салаларындағы ғалымдарға қолжетімді етуді көздейді. Өсімдік жасушалары, саңырауқұлақтар мен бактериялардың өзара әрекетін бақылауға арналған бірлескен жұмыс жүріп жатыр. Тағы бір жоба iISM арқылы қатерлі ісікке қарсы дәрінің жасушаға қалай енетінін зерттеуге бағытталған. Бұл жобалардан қандай да бір биологиялық нәтиже шыққаны туралы берілген материалда мәлімет жоқ.

Безгек жұқтырған кезде қызыл қан жасушаларының, яғни эритроциттердің пішіні қалай өзгеретінін зерттеу әзірге жоспарлау сатысында. Бұл жұмыс әлі жүргізілген тәжірибе ретінде көрсетілмейді. Жобалардың атауы микроскоптың ықтимал қолданылуын аңғартады, бірақ қатерлі ісікке қарсы емді жақсартатынын, безгектің алдын алатынын немесе өсімдік ауруын шешетінін дәлелдемейді.

Күнделікті өмірге әсері әзірге жанама

Жарияланған сипаттамада нақты жасуша үлгілерінің саны, бақылау ұзақтығы, әртүрлі жасуша түрлеріндегі нәтиже және тәуелсіз зертханалардың қайталау деректері берілмеген. Ажыратымдылық туралы көрсеткіш жүйенің техникалық мүмкіндігін сипаттайды; ол барлық жағдайда бірдей сапалы кескін алынады деген сөз емес. Сондай-ақ, таңбасыз кескіннің өзі жасуша ішіндегі әр құрылымның химиялық құрамын анықтап бермейді.

Қарапайым адам үшін әзірге бұл микроскоп дәрігер қабылдауында қолданылатын тексеру де, дайын ем де емес. Оның ықтимал пайдасы — ғалымдарға тірі жасушада бұрын бақылау қиындау болған үдерістерді зерттеуге көмектесу. Мұндай бақылаулар болашақта дәрілер мен ауруларды зерттеуге дерек беруі мүмкін, бірақ одан нақты медициналық пайда шыға ма, оны әрі қарайғы тәжірибелер ғана көрсете алады.

Тақырып бойынша оқыңыз

• WASP-17b атмосферасының бір жағы неге алысырақ созылған
• GMP иммундық жасушалары қатерлі ісікке қарсы емге жаңа жол ашуы мүмкін
• Паразиттердің митохондрия ақуыздары жаңа емге жол ашуы мүмкін