좋은 소식: 값싼 현미경으로도 초해상도 이미지를 얻을 수 있습니다.
독일 괴팅겐 대학 의료센터의 나노학자 알리 샤이브(Ali Shaib)와 실비오 리졸리(Silvio Rizzoli) 팀은 개별 단백질과 이전에는 볼 수 없었던 세포 구조의 이미지를 한 수준에서 기록하는 일반 광학 현미경 방법인 ONE 현미경 기술을 개발했습니다. 수백만 달러 규모의 "초해상도" 현미경을 능가하는 세부 묘사를 제공합니다. 수백만 달러 규모의 "초해상도" 현미경. 연구 결과는 사전 인쇄 웹사이트 bioRxiv에 게재되었습니다.
"현미경 기술에는 어떤 형태로든 민주주의가 있어야 합니다." Rizzoli는 신기술의 고해상도가 소수의 부유한 실험실이 아닌 많은 실험실에 적용 가능하다고 지적합니다.
기존 광학 현미경의 성능은 광학 법칙에 의해 제한됩니다. 이는 200 nm보다 작은 물체의 관찰이 흐릿하다는 것을 의미합니다. Rizzoli는 연구원들이 이 한계를 약 10 nm로 줄일 수 있는 물리학을 초월한 초해상도 방법을 개발했다고 덧붙였습니다. nm. 2014년 노벨 화학상을 수상한 이 방법은 광학적 트릭을 사용하여 단백질에 부착된 형광 분자를 찾아냅니다.
2015년에 연구자들은 광학적 한계를 우회하는 또 다른 방법을 제안했습니다. 미국 매사추세츠 공과대학의 신경 공학자인 에드워드 보이든(Edward Boyden)이 이끄는 연구팀은 (기저귀에서 발견되는 흡수성 화합물을 사용하는) 팽창형 조직이 세포 물체를 서로 멀리 떨어뜨릴 수 있음을 보여주었습니다. 인플레이션 현미경으로 알려진 이 기술은 현미경 해상도를 비약적으로 향상시켜 약 20nm의 구조를 분리할 수 있게 했습니다.
Shaib와 Rizzoli의 기술은 두 가지 방법을 융합하여 -1nm 이하의 해상도를 달성합니다. 이러한 명확성은 이전에 일반적으로 저온전자현미경과 같은 보다 값비싼 구조 생물학 방법을 사용하여 더 자세히 이미지화되었던 개별 단백질의 모양을 밝히기에 충분합니다.
확장 현미경의 단순성은 그 매력의 일부이며 Boyden은 1개 이상의 실험실에서 이 기술을 채택했다고 추정합니다. 샘플은 폴리머에 단백질을 고정시키는 화학 물질로 처리됩니다. 폴리머는 물을 첨가하면 원래 크기의 1000배로 부풀어 분자가 분리됩니다. ONE 현미경 기술은 열이나 효소를 사용하여 분해하기도 합니다. 단백질은 팽창 과정에서 개별 조각이 다른 방향으로 늘어납니다.
연구자들은 그들의 방법을 사용하여 신경분자 GABAA 수용체의 사진을 기록했는데, 이는 고해상도 저온 전자 현미경 및 단백질의 X선 결정학 지도와 매우 유사합니다. 그들은 또한 아직 구조가 밝혀지지 않은 이톡신이라는 큰 단백질 덩어리의 윤곽을 포착했는데, 이 단백질은 뇌에 오디오 신호를 전송하는 데 도움이 됩니다. 모양은 AlphaFold 딥러닝 네트워크가 수행한 구조적 예측과 유사합니다.
이 방법은 어떤 경우에는 0.2 nm보다 작은 원자 수준의 세부 사항을 나타낼 수 있는 저온 전자 현미경의 해상도와 일치할 수 없지만 저온 전자 현미경 기술은 보잘것없고 비용도 많이 듭니다. Rizzoli 대조적으로 ONE 현미경은 거의 모든 분자의 구조를 빠르고 쉽게 이해할 수 있는 방법을 제공할 수 있다고 덧붙였습니다.
이 기술을 개발한 동기 중 하나는 최첨단 광학 현미경의 접근성을 확대하는 것이라고 Rizzoli는 말했습니다. ONE 현미경 방법은 1990년대에 폐기된 형광 현미경에 적용할 수 있을 만큼 간단합니다.
카이로에 있는 독일 대학의 제약 기술자인 Salma Tammam은 이번 여름에 이 기술을 연구하기 위해 박사 과정 학생을 파견할 계획입니다. 그녀의 연구실에서는 나노입자가 세포를 통해 어떻게 이동하는지 연구하고 있으며 입자와 운반체에 대한 세부 정보를 확인하려고 합니다. 그러나 저소득 및 중간 소득 국가의 많은 연구원들처럼 그들은 값비싼 초해상도 현미경을 이용할 수 없습니다.
초고해상도 현미경의 사용을 확대하는 것은 자금이 풍부한 기관의 과학자들에게도 중요하다고 독일 라이프니츠 분자 약리학 센터의 시냅스 생물학자인 Noa Lipstein은 말합니다. 그녀는 최근 독립적인 연구 그룹을 설립하고 시냅스 세부 사항에 대한 연구에 ONE 현미경을 적용하기로 결정했습니다.
