Virtuální nanoskopie: zkoumání biologické tkáně na buněčné úrovni
Co je virtuální nanoskopie?
Virtuální nanoskopie je nová technologie, která umožňuje vědcům vytvářet zvětšovatelné snímky biologické tkáně na buněčné úrovni. Kombinuje tisíce jednotlivých snímků elektronového mikroskopu a vytváří tak souvislý a interaktivní celek. To umožňuje pozorovatelům zkoumat strukturu tkáně v bezprecedentních detailech, od pohledu na úrovni tkáně až po vnitřek jednotlivých buněk.
Jak funguje virtuální nanoskopie?
Virtuální nanoskopie začíná shromažďováním tisíců mírně se překrývajících snímků pomocí elektronového mikroskopu. Tyto snímky jsou poté spojeny dohromady pomocí automatizovaného softwarového programu. Program používá metadata o orientaci jednotlivých snímků a algoritmus, který porovnává podobné rysy na každém snímku, aby přesně určil, kam by měly být umístěny.
Výsledný snímek je obrovský soubor, který lze přibližovat a oddalovat, aby odhalil různé úrovně detailů. Například snímek embrya zebry zobrazený v článku se skládá z více než 26 000 jednotlivých snímků a váží celkem 281 gigapixelů. To umožňuje pozorovatelům pohybovat se od oddáleného snímku celého embrya k detailnímu pohledu na struktury, jako je jádro, v rámci konkrétní buňky.
Výhody virtuální nanoskopie
Virtuální nanoskopie nabízí oproti tradiční elektronové mikroskopii několik výhod. Zaprvé umožňuje vědcům vytvořit kompletní 3D pohled na vzorek tkáně. To je na rozdíl od tradiční elektronové mikroskopie, která dokáže zachytit pouze 2D snímky malých oblastí tkáně.
Zadruhé, virtuální nanoskopie umožňuje vědcům zkoumat vzorky tkáně nedestruktivním způsobem. Tradiční elektronová mikroskopie vyžaduje, aby byly vzorky konzervovány způsobem, který může poškodit jejich strukturu. Virtuální nanoskopie naopak nevyžaduje žádnou přípravu vzorku, takže ji lze použít ke studiu živé tkáně.
Zatřetí je virtuální nanoskopie mnohem rychlejší než tradiční elektronová mikroskopie. Nasnímání a zpracování jediného snímku elektronového mikroskopu může trvat hodiny nebo dokonce dny. Virtuální nanoskopii lze naopak použít k vytvoření kompletního 3D snímku vzorku tkáně během několika minut.
Použití virtuální nanoskopie
Virtuální nanoskopie má širokou škálu využití v biologickém výzkumu. Lze ji použít ke studiu struktury buněk, tkání a orgánů. Lze ji také použít ke sledování vývoje embryí a k prozkoumání účinků léků a toxinů na buňky.
V článku vědci použili virtuální nanoskopii k analýze embrya zebry, lidské kožní tkáně, embrya myši a ledvinových buněk myši. Zjistili, že virtuální nanoskopie může být použita k identifikaci nových struktur v buňkách a ke sledování pohybu buněk v čase.
Závěr
Virtuální nanoskopie je výkonný nový nástroj, který revolucionuje způsob, jakým vědci studují biologickou tkáň. Nabízí několik výhod oproti tradiční elektronové mikroskopii, včetně možnosti vytvářet kompletní 3D snímky vzorků tkáně, zkoumat vzorky tkáně nedestruktivním způsobem a dělat to mnohem rychleji než tradiční elektronová mikroskopie. V důsledku toho se očekává, že virtuální nanoskopie bude hrát v následujících letech významnou roli v biologickém výzkumu.