Tampereen ja Jyväskylän yliopistojen tutkijat ovat jalostaneet ekspansiomikroskopiaa yhdistämällä solubiologian ja virusten tuntemuksen signaaliprosessoinnin osaamiseen.
Valomikroskopian erotuskyvyn rajoituksena on näytteen pienten rakenteiden yksityiskohtien sumentuminen linssien ja valon vuorovaikutusten vuoksi. Erilaiset superresoluutiomikroskopian tekniikat kuitenkin mahdollistavat hyvinkin pienten detaljien erottamisen.
Yksi tekniikoista on ekspansiomikroskopia, jonka periaatteena on suurentaa fyysisesti kuvauskohdetta, esimerkiksi solua.
Käytännössä näyte valetaan pehmeään geeliin, jota voidaan laajentaa nelinkertaiseksi. Samalla se myös suurentaa kaikki näytteen yksityiskohdat.
”Ongelmana on kuitenkin ollut se, että mitä pienempiä yksityiskohtia solusta tarkastellaan, sitä vähemmän molekyylejä on näkyvillä”, kertoo yliopistotutkija Teemu Ihalainen Tampereen yliopistosta.
”Tämä tarkoittaa, että näytteestä on saatu vähemmän signaaleja eli informaatiota, ja kuvaan tulee paljon häiriöitä, vähän kuin lumisadetta tv-ruudulle.”
Toistuva fluoresointi tarjosi ratkaisun
Ratkaisu ongelmaan löytyi solun toistuvasta fluoresoinnista eli leimaamisesta.
Tutkijat keksivät leimata molekyylejä monta kertaa. Näin ne tulivat näkyviin kirkkaampina, ja informaatiota saatiin lisää.
”Käytännössä toistuvan leimauksen avulla pumppasimme molekyyleihin enemmän fluoresoivaa ainetta, ikään kuin lisäsimme heijastimia”, Ihalainen kuvailee.
Yksinkertainen ja helppo menetelmä paransi huomattavasti kuvan erotuskykyä ja kontrastia.
”Tämän lisäksi kuvista poistettiin laskennallisesti häiriöitä, mikä lisäsi kuvan terävyyttä entisestään.”
Kalliita instrumentteja ei tarvita
Suomalaistutkijoiden kehittämä tekniikka on erityisen hyödyllinen kaikkein pienimpien yksityiskohtien tutkimisessa.
Esimerkiksi noin 120 nanometrin mittaisen herpesviruksen rakenteen tarkastelu on nyt mahdollista jopa valomikroskoopilla. Perinteisessä valomikroskopiassa virukset erottuvat vain yksittäisinä pisteinä.
Merkittävää on myös se, että toisin kuin monet superresoluutiomikroskopiatekniikat ekspansiomikroskopia ei edellytä kalliita instrumentteja.
Tutkimustulokset on julkaistu arvostetussa Molecular Biology of the Cell -tiedelehdessä.
(Kuva Teemu Ihalainen) Konfokaalimikroskoopin kuva fluorensoiviksi leimatuista pintasolukon tumista. Kuvan koko noin 0,03 millimetriä x 0,02 millimetriä.
Lue myös:
Tampereella rakennetaan huippunopeaa 3d-mikroskooppia – paljastaa pienimmätkin yksityiskohdat
Tilaa Kemiamedian uutiskirje!
Tilaajana saat sähköpostiisi kerran viikossa kiinnostavimmat uutiset ja tärkeimmät tiedot alan tapahtumista ja työpaikoista.
Arvomme uusien uutiskirjetilaajien kesken palkintoja.
Lue lisää ja tee tilaus täällä.
P.S. Oletko kemian seurojen jäsen? Jos haluat uutiskirjeemme myös vuonna 2023, käy uusimassa tilauksesi täällä.
