211service.com
Celler, levande och i 3D
MIT-forskare har designat ett mikroskop för att generera tredimensionella filmer av levande celler. Mikroskopet, som fungerar som en cellulär CT-skanner, låter forskare se hur celler beter sig i realtid på en högre detaljnivå. Den här nya enheten övervinner en avvägning mellan upplösning och live action som har hindrat forskarnas förmåga att undersöka celler och kan leda till nya metoder för att screena läkemedel.
En glimt inuti: Den här bilden av en levande, en millimeter lång mask tagen med ett nytt 3D-mikroskop visar tydligt interna strukturer inklusive matsmältningssystemet. Maskens mun är överst och det tjocka röda bandet är maskens svalg.
Celler kan inte undersökas under ett traditionellt mikroskop eftersom de inte absorberar särskilt mycket synligt ljus. Så MIT-mikroskopet förlitar sig på en annan optisk egenskap hos celler: hur de bryter ljus. När ljus passerar genom en cell ändras dess riktning och våglängd. Olika delar av cellen bryter ljuset på olika sätt, så MIT-mikroskopet kan visa delarna i alla detaljer.
Michael Field , en professor i fysik vid MIT som ledde utvecklingen av det nya mikroskopet, säger att andra metoder för att skapa tredimensionella bilder av celler bara tillåter forskare att titta på kontrollerade artefakter. För att kunna ses med ett konventionellt mikroskop måste cellerna behandlas med fixeringsmedel och fläckar och är döda; Det som syns på de här bilderna är inte riktigt hur en cell ser ut, säger han. Vår teknik låter dig studera celler i deras ursprungliga tillstånd utan några förberedelser alls. Det kan till exempel fånga kromosomer som spolar under celldelning eller en livmoderhalscancercell som krymper när den behandlas med ättiksyra.
Mikroskopet skapar tredimensionella bilder genom att kombinera många bilder av en cell tagna från flera olika vinklar. Det tar för närvarande bara en tiondels sekund att generera varje tredimensionell bild, tillräckligt snabbt för att se celler svara i realtid. Denna bearbetningsteknik, som kallas tomografi, används också för medicinsk avbildning i CT-skanningar, som kombinerar röntgenbilder tagna från många olika vinklar för att skapa tredimensionella bilder av kroppen.
Multimedia
Se en tredimensionell återgivning av en levande cancercell.
Men MIT-mikroskopet fungerar i mycket mindre skala än medicinska bildapparater. Forskarna har skapat bilder av enstaka celler, inklusive livmoderhalscancerceller, och av mycket små maskar, som kallas C. elegans . Varje mask är bara en millimeter lång och består av endast cirka tusen celler. Feld säger att mikroskopet för närvarande inte kan avbilda något mycket större än detta eftersom tjockare vävnader som innehåller ett stort antal celler sprider ljus, vilket skapar en dimmig bild. Framtida versioner av mikroskopet kan komma att övervinna denna begränsning genom att sända ut och detektera ljus från en enda plats; det aktuella mikroskopet lyser på ena sidan av provet och samlar in det på den andra.
Med Felds mikroskop kan du fånga celler i deras naturliga miljö och se hur de reagerar på förändringar, säger Maryann Fitzmaurice , docent i patologi vid Case Western Reserve University. Annars får du bara en ögonblicksbild i tiden av en cell. Fitzmaurice säger att eftersom tekniken är så ny är det inte klart vad forskare kommer att lära sig om celler genom att titta på refraktionsbilder. Det är en väldigt grundläggande teknik, med många potentiella användningsområden, säger hon. En potentiell tillämpning kan vara i läkemedelsscreeningtest i levande celler. Forskare kunde dosera celler med en potentiell terapeutisk förening och använda mikroskopet för att se deras svar.
Feld och medarbetare vid Harvard Medical School har redan använt sitt mikroskop för att belysa hur ett medicinskt test fungerar. Under bäckenundersökningar utför läkare ibland ett visuellt test för livmoderhalscancer genom att applicera ättiksyra på livmoderhalsen, vilket gör att pre-cancervävnader blir vita. Fitzmaurice säger att läkarna har vetat att detta fungerar, men inte varför. Med hjälp av MIT-mikroskopet kunde forskarna tydligt se förändringarna i olika delar av cellen, vilket är mycket värdefullt för att förstå detta test, säger Fitzmaurice.