전자 현미경

가상 나노스코피: 세포 수준에서 생물학적 조직 탐구

가상 나노스코피란?

가상 나노스코피는 과학자들이 세포 수준에서 생물학적 조직의 확대 가능한 이미지를 만들 수 있게 해주는 새로운 기술입니다. 수천 개의 개별 전자 현미경 이미지를 결합하여 서로 연결되고 상호 작용하는 하나의 전체를 만듭니다. 이를 통해 관찰자는 조직 전체 수준의 관점에서부터 특정 세포 내부에 이르기까지 전례 없는 세부 사항으로 조직의 구조를 탐구할 수 있습니다.

가상 나노스코피는 어떻게 작동하나요?

가상 나노스코피는 전자 현미경을 사용하여 수천 개의 약간 겹치는 이미지를 수집하는 것으로 시작됩니다. 이러한 이미지는 이후 자동 소프트웨어 프로그램을 사용하여 스티칭됩니다. 이 프로그램은 개별 이미지의 방향에 대한 메타데이터와 각 이미지의 유사한 특징을 비교하는 알고리즘을 사용하여 정확히 어디에 배치해야 하는지 결정합니다.

최종 이미지는 확대 및 축소하여 다양한 수준의 세부 사항을 보여주는 거대한 파일입니다. 예를 들어, 본문에 표시된 얼룩말 물고기 배아 이미지는 26,000개 이상의 개별 이미지로 구성되고 총 281기가픽셀에 달합니다. 이를 통해 관찰자는 전체 배아의 확대된 사진에서 특정 세포 내부의 핵과 같은 구조에 대한 자세한 보기로 이동할 수 있습니다.

가상 나노스코피의 이점

가상 나노스코피는 기존 전자 현미경에 비해 여러 이점을 제공합니다. 우선 과학자들이 조직 샘플의 완전한 3D 보기를 생성할 수 있게 해줍니다. 이는 조직의 작은 영역에서 2D 이미지만 캡처할 수 있는 기존 전자 현미경과 대조적입니다.

둘째, 가상 나노스코피를 사용하면 과학자들이 조직 샘플을 파괴적이지 않은 방식으로 탐구할 수 있습니다. 기존 전자 현미경은 구조에 손상을 줄 수 있는 방식으로 샘플을 보존해야 합니다. 반면에 가상 나노스코피는 샘플 준비가 필요하지 않으므로 살아있는 조직을 연구하는 데 사용할 수 있습니다.

셋째, 가상 나노스코피는 기존 전자 현미경보다 훨씬 빠릅니다. 단일 전자 현미경 이미지를 수집하여 처리하는 데는 몇 시간 또는 며칠이 걸릴 수 있습니다. 반면에 가상 나노스코피는 몇 분 안에 조직 샘플의 완전한 3D 이미지를 만드는 데 사용할 수 있습니다.

가상 나노스코피의 응용

가상 나노스코피는 생물학적 연구에 광범위한 응용이 있습니다. 세포, 조직 및 기관의 구조를 연구하는 데 사용할 수 있습니다. 또한 배아의 발달 과정을 추적하고 약물 및 독소의 세포에 대한 영향을 조사하는 데에도 사용할 수 있습니다.

논문에서 연구자들은 가상 나노스코피를 사용하여 얼룩말 물고기 배아, 인간 피부 조직, 생쥐 배아, 생쥐 신장 세포를 분석했습니다. 그들은 가상 나노스코피가 세포에서 새로운 구조를 식별하고 세포의 시간에 따른 이동을 추적하는 데 사용될 수 있음을 발견했습니다.

결론

가상 나노스코피는 과학자들이 생물학적 조직을 연구하는 방식에 혁명을 일으키는 강력하고 새로운 도구입니다. 조직 샘플의 완전한 3D 이미지를 만들고, 조직 샘플을 파괴하지 않는 방식으로 탐구하고, 기존 전자 현미경보다 훨씬 빠르게 이 작업을 수행하는 등 기존 전자 현미경에 비해 여러 가지 이점을 제공합니다. 따라서 가상 나노스코피가 앞으로 생물학적 연구에서 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.