Dolar 9,3088
Euro 10,8387
Altın 529,59
BİST 1.430
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 17 °C
Çok Bulutlu

Yeni Yöntem, virüs parçacıkları ölçeğinde ucuz görüntüleme sunuyor

16.04.2021
165
Yeni Yöntem, virüs parçacıkları ölçeğinde ucuz görüntüleme sunuyor

Araştırmacılar, sıradan bir ışık mikroskobu kullanarak, biyolojik numuneleri 10 nanometre ölçeğinde doğrulukla görüntülemek için bir teknik geliştirdiklerini söylüyorlar.

Yeni teknik, biyolojik numunelerin bir hidrojele gömülmesini ve daha sonra bunları bir mikroskopla görüntülemeden önce genişletilmesini içeren bir yaklaşım olan genleşme mikroskobu üzerine inşa ediliyor. Tekniğin en son sürümü için araştırmacılar, daha tek tip bir konfigürasyonu koruyan ve küçük yapıların görüntülenmesinde daha fazla doğruluk sağlayan yeni bir hidrojel türü geliştirdiler.

MIT’de biyolojik mühendislik ve beyin ve bilişsel bilimler profesörü ve MIT’nin bir üyesi olan Nöroteknoloji Profesörü Edward Boyden, bu doğruluk derecesinin, yaşamı mümkün kılan temel moleküler etkileşimleri incelemenin kapısını açabileceğini söylüyor.

“Tek tek molekülleri görebilseydiniz ve bunların ne tür olduklarını tek haneli nanometre doğruluğuyla tanımlayabilseydiniz, o zaman yaşamın yapısına gerçekten bakabilirsiniz. Ve yapı, bir yüzyıl modern biyolojinin bize söylediği gibi yönetir, Boyden “diyor.

MIT Araştırma Bilimcisi Ruixuan Gao ve Chih-Chieh “Jay” Yu Ph.D. ’20. Diğer yazarlar arasında Linyi Gao Ph.D. ’20; eski MIT doktora sonrası öğrencisi Kiryl Piatkevich; Massachusetts General Hospital’daki Gene Technology Core’un yöneticisi Rachael Neve; Massachusetts Üniversitesi Tıp Fakültesi’nde mikrobiyoloji ve fizyolojik sistemler doçenti olan James Munro; ve Harvard Tıp Fakültesi’nde pediatri profesörü olan ve Berkeley’deki California Üniversitesi’nde hücre ve gelişim biyolojisi ikametgahında yardımcı doçent olan Srigokul Upadhyayula.

Düşük maliyetli, yüksek çözünürlük

Boyden’in laboratuvarı 2015 yılında ilk kez tanıttığından bu yana dünyadaki birçok laboratuar genişletme mikroskobu kullanmaya başladı. Bu teknikle, araştırmacılar, numunelerini görüntülemeden önce doğrusal boyutta fiziksel olarak dört kat büyütür ve pahalı ekipman olmadan yüksek çözünürlüklü görüntüler oluşturmalarına olanak tanır. Boyden’in laboratuvarı ayrıca bir numunedeki proteinleri, RNA’yı ve diğer molekülleri, genişletildikten sonra görüntülenebilmeleri için etiketlemek için yöntemler geliştirdi.

Boyden, “Yüzlerce grup genişleme mikroskobu yapıyor. Kolay ve ucuz bir nano görüntüleme yöntemi için açıkça bastırılmış talep var” diyor Boyden. “Şimdi soru şu ki, ne kadar iyi olabiliriz? Tek molekül doğruluğuna inebilir miyiz? Çünkü sonunda, hayatın temel yapı taşlarına inen bir çözüme ulaşmak istiyorsunuz.”

Elektron mikroskobu ve süper çözünürlüklü görüntüleme gibi diğer teknikler yüksek çözünürlük sunar, ancak gereken ekipman pahalıdır ve yaygın olarak erişilebilir değildir. Bununla birlikte, genişleme mikroskobu, sıradan bir ışık mikroskobu ile yüksek çözünürlüklü görüntülemeyi mümkün kılar.

Boyden’in laboratuvarı, 2017 tarihli bir makalede, örneklerin görüntülemeden önce iki kez genişletildiği bir süreç kullanarak yaklaşık 20 nanometre çözünürlük gösterdi. Bu yaklaşım ve genleşme mikroskobunun önceki versiyonları, serbest radikal sentezi adı verilen bir yöntem kullanılarak bir araya getirilen sodyum poliakrilattan yapılan emici bir polimere dayanır. Bu jeller suya maruz kaldığında şişer; bununla birlikte, bu jellerin bir sınırlaması, yapı veya yoğunluk bakımından tamamen muntazam olmamalarıdır. Bu düzensizlik, genişlediğinde numunenin şeklinde küçük bozulmalara yol açarak elde edilebilecek doğruluğu sınırlar.

Bunun üstesinden gelmek için araştırmacılar, daha öngörülebilir bir yapı oluşturan tetra-jel adlı yeni bir jel geliştirdiler. Araştırmacılar, tetrahedral PEG moleküllerini tetrahedral sodyum poliakrilatlarla birleştirerek, daha önce kullandıkları serbest radikal sentezlenmiş sodyum poliakrilat hidrojellerden çok daha homojen bir kafes benzeri yapı oluşturabildiler.

Araştırmacılar, farklı bir küresel şekle sahip olan herpes simpleks virüs tip 1 (HSV-1) partiküllerini genişletmek için bu yaklaşımın doğruluğunu gösterdiler. Virüs parçacıklarını genişlettikten sonra, araştırmacılar şekilleri elektron mikroskobu ile elde edilen şekillerle karşılaştırdılar ve bozulmanın önceki genleşme mikroskobu sürümlerinde görülenden daha düşük olduğunu ve yaklaşık 10 nanometre hassasiyete ulaşmalarını sağladığını buldular.

“Genişledikçe bu proteinlerin düzenlemelerinin nasıl değiştiğine bakabilir ve küresel şekle ne kadar yakın olduklarını değerlendirebiliriz. Bu şekilde onayladık ve şekillerin nano yapısını ve göreceli mekansal düzenlemelerini ne kadar sadık bir şekilde koruyabileceğimizi belirledik. bu moleküller, “diyor Ruixuan Gao.

Tek moleküller

Araştırmacılar ayrıca, insan böbrek hücreleri ve fare beyin hücreleri de dahil olmak üzere hücreleri genişletmek için yeni hidrojellerini kullandılar. Şimdi, bu tür hücrelerdeki molekülleri tek tek görüntüleyebilecekleri noktaya kadar doğruluğu artırmanın yolları üzerinde çalışıyorlar. Bu doğruluk derecesindeki bir sınırlama, hücredeki molekülleri etiketlemek için kullanılan, yaklaşık 10 ila 20 nanometre uzunluğundaki antikorların boyutudur. Tek tek molekülleri görüntülemek için, araştırmacıların muhtemelen daha küçük etiketler oluşturması veya genişletme tamamlandıktan sonra etiketleri eklemesi gerekecektir.

Ayrıca, diğer polimer türlerinin veya tetra jel polimerin değiştirilmiş versiyonlarının daha yüksek doğruluk elde etmelerine yardımcı olup olamayacağını araştırıyorlar.

Boyden, tek moleküllere kadar doğruluk elde edebilirlerse birçok yeni sınır keşfedilebilir, diyor. Örneğin, bilim adamları, farklı moleküllerin birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğine bir göz atabilir, bu da hücre sinyal yollarına, bağışıklık tepkisinin aktivasyonuna, sinaptik iletişime, ilaç-hedef etkileşimlerine ve diğer birçok biyolojik olaya ışık tutabilir.

“Bir hücrenin iki nöron arasındaki sinaps gibi bölgelerine veya hücre-hücre sinyallemesinde yer alan diğer moleküller gibi bölgelere bakmayı ve tüm parçaların birbiriyle nasıl konuştuğunu anlamayı çok isteriz” diyor. “Birlikte nasıl çalışırlar ve hastalıklarda nasıl hata yaparlar?”


Daha fazla bilgi:
Doğa Nanoteknolojisi (2021). DOI: 10.1038 / s41565-021-00875-7 , dx.doi.org/10.1038/s41565-021-00875-7

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.