Wirtualna nanoskopia: badanie tkanek biologicznych na poziomie komórkowym
Czym jest wirtualna nanoskopia?
Wirtualna nanoskopia to nowa technologia, która pozwala naukowcom tworzyć skalowalne obrazy tkanek biologicznych na poziomie komórkowym. Łączy ona tysiące pojedynczych obrazów z mikroskopu elektronowego, aby stworzyć spójną i interaktywną całość. Dzięki temu obserwatorzy mogą badać strukturę tkanki z bezprecedensową szczegółowością, od widoku na poziomie tkanki aż do wnętrza poszczególnych komórek.
Jak działa wirtualna nanoskopia?
Wirtualna nanoskopia rozpoczyna się od zebrania tysięcy nieznacznie zachodzących na siebie obrazów za pomocą mikroskopu elektronowego. Następnie obrazy te są stitchingowane przy użyciu zautomatyzowanego programu komputerowego. Program wykorzystuje metadane dotyczące orientacji poszczególnych obrazów oraz algorytm, który porównuje podobne cechy na każdym obrazie, aby dokładnie określić, gdzie powinny zostać umieszczone.
Powstały obraz to ogromny plik, który można powiększać i pomniejszać, aby ujawnić różne poziomy szczegółowości. Na przykład obraz zarodka ryby danio pręgowanego pokazany w artykule składa się z ponad 26 000 pojedynczych obrazów i waży łącznie 281 gigapikseli. Dzięki temu obserwatorzy mogą przejść ze zdjęcia pomniejszonego całego zarodka do szczegółowego widoku struktur, takich jak jądro, w obrębie konkretnej komórki.
Zalety wirtualnej nanoskopii
Wirtualna nanoskopia oferuje kilka zalet w porównaniu z tradycyjną mikroskopią elektronową. Po pierwsze, pozwala naukowcom tworzyć kompletny, trójwymiarowy obraz próbki tkanki. Jest to przeciwieństwo tradycyjnej mikroskopii elektronowej, która może wykonywać jedynie dwuwymiarowe obrazy małych obszarów tkanki.
Po drugie, wirtualna nanoskopia pozwala naukowcom badać próbki tkanki w sposób nieniszczący. Tradycyjna mikroskopia elektronowa wymaga, aby próbki były utrwalane w sposób, który może uszkodzić ich strukturę. Z drugiej strony, wirtualna nanoskopia nie wymaga żadnego przygotowania próbek, dzięki czemu może być stosowana do badania żywych tkanek.
Po trzecie, wirtualna nanoskopia jest znacznie szybsza niż tradycyjna mikroskopia elektronowa. Zebranie i przetworzenie pojedynczego obrazu z mikroskopu elektronowego może zająć godziny, a nawet dni. Z drugiej strony, wirtualna nanoskopia może być wykorzystana do utworzenia kompletnego, trójwymiarowego obrazu próbki tkanki w ciągu kilku minut.
Zastosowania wirtualnej nanoskopii
Wirtualna nanoskopia ma szeroki zakres zastosowań w badaniach biologicznych. Może być wykorzystywana do badania struktury komórek, tkanek i narządów. Można ją również wykorzystać do śledzenia rozwoju zarodków oraz badania wpływu leków i toksyn na komórki.
W artykule badacze wykorzystali wirtualną nanoskopię do analizy zarodka ryby danio pręgowanego, ludzkiej tkanki skórnej, zarodka myszy i komórek nerki myszy. Odkryli, że wirtualna nanoskopia może być wykorzystana do identyfikacji nowych struktur w komórkach i śledzenia ruchu komórek w czasie.
Wniosek
Wirtualna nanoskopia to potężne nowe narzędzie, które rewolucjonizuje sposób, w jaki naukowcy badają tkanki biologiczne. Oferuje ona kilka zalet w porównaniu z tradycyjną mikroskopią elektronową, w tym możliwość tworzenia kompletnych, trójwymiarowych obrazów próbek tkanki, badania próbek tkanki w sposób nieniszczący oraz wykonywanie tego znacznie szybciej niż tradycyjna mikroskopia elektronowa. W związku z tym oczekuje się, że wirtualna nanoskopia będzie odgrywać ważną rolę w badaniach biologicznych w nadchodzących latach.
