दो सिर एक से बेहतर होते हैं, जैसा कि कहा जाता है, और कभी -कभी दो उपकरण, सरल रूप से पुनर्संयोजित, उन करतबों को पूरा कर सकते हैं जो न तो अपने दम पर कर सकते थे।
यह एक हाइब्रिड माइक्रोस्कोप के साथ है, जो समुद्री जैविक प्रयोगशाला (एमबीएल) में पैदा हुआ है, कि पहली बार वैज्ञानिकों को एक साथ अणुओं के एक पहनावा की पूर्ण 3 डी अभिविन्यास और स्थिति की स्थिति की छवि बनाने की अनुमति देता है, जैसे कि कोशिकाओं के अंदर प्रोटीन लेबल। शोध इस सप्ताह प्रकाशित हुआ है राष्ट्रीय विज्ञान अकादमी की कार्यवाही।
माइक्रोस्कोप ध्रुवीकृत प्रतिदीप्ति प्रौद्योगिकी को जोड़ती है, अणुओं के उन्मुखीकरण को मापने के लिए एक मूल्यवान उपकरण, एक दोहरे दृश्य प्रकाश शीट माइक्रोस्कोप (डिस्पिम) के साथ, जो एक नमूने की गहराई (अक्षीय) अक्ष के साथ इमेजिंग में उत्कृष्टता प्राप्त करता है।
इस दायरे में शक्तिशाली अनुप्रयोग हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, प्रोटीन अपने 3 डी ओरिएंटेशन को बदलते हैं, आमतौर पर उनके वातावरण के जवाब में, जो उन्हें अपने कार्यों को पूरा करने के लिए अन्य अणुओं के साथ बातचीत करने की अनुमति देता है।
“इस उपकरण का उपयोग करते हुए, 3 डी प्रोटीन अभिविन्यास परिवर्तन दर्ज किए जा सकते हैं,” शिकागो के पूर्व विश्वविद्यालय के पूर्व लेखक टैलोन चांडलर ने कहा, जो कि शिकागो के एक पूर्व विश्वविद्यालय के स्नातक छात्र थे, जिन्होंने एमबीएल में आंशिक रूप से इस शोध का संचालन किया था। उन्होंने कहा, “वास्तविक जीव विज्ञान है जो आपके लिए अकेले एक अणु के एक स्थिति परिवर्तन से छिपा हो सकता है,” उन्होंने कहा।
एक विभाजन सेल की धुरी में अणुओं की इमेजिंग – एमबीएल और अन्य जगहों पर एक लंबी चुनौती – एक और उदाहरण है।
“पारंपरिक माइक्रोस्कोपी के साथ, ध्रुवीकृत प्रकाश सहित, आप स्पिंडल को काफी अच्छी तरह से अध्ययन कर सकते हैं यदि यह विमान में लंबवत देखने की दिशा में है। जैसे ही विमान झुका हुआ है, रीडआउट अस्पष्ट हो जाता है,” सह-लेखक रुडोल्फ ओल्डेनबर्ग, एक वरिष्ठ, एक वरिष्ठ ने कहा। एमबीएल में वैज्ञानिक। यह नया उपकरण झुकाव के लिए एक को “सही” करने की अनुमति देता है और अभी भी स्पिंडल अणुओं (सूक्ष्मनलिकाएं) की 3 डी अभिविन्यास और स्थिति को कैप्चर करता है।
टीम अपने सिस्टम को तेज करने की उम्मीद करती है ताकि वे देख सकें कि लाइव नमूनों में संरचनाओं की स्थिति और अभिविन्यास समय के साथ कैसे बदलते हैं। वे यह भी आशा करते हैं कि भविष्य के फ्लोरोसेंट जांच का विकास शोधकर्ताओं को अपनी प्रणाली का उपयोग करने में सक्षम करेगा ताकि जैविक संरचनाओं की एक बड़ी विविधता की छवि बनाई जा सके।
दृष्टि का एक संगम
इस माइक्रोस्कोप के लिए अवधारणा 2016 में माइक्रोस्कोपी में इनोवेटर्स द्वारा मंथन के माध्यम से हुई, जो एमबीएल में मिले थे।
HHMI जेनेलिया के हरि श्रॉफ, फिर नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ (NIH) और एक MBL व्हिटमैन फेलो में, MBL में अपने कस्टम-डिज़ाइन किए गए डिस्पिम माइक्रोस्कोप के साथ काम कर रहे थे, जिसे उन्होंने अभिषेक कुमार के साथ मिलकर, अब MBL में बनाया था।
डिस्पिम माइक्रोस्कोप में दो इमेजिंग पथ हैं जो नमूने पर एक समकोण पर मिलते हैं, जिससे शोधकर्ताओं को दोनों दृष्टिकोणों से नमूने को रोशन और छवि बनाने की अनुमति मिलती है। यह दोहरी दृश्य किसी भी दृश्य के खराब गहराई के समाधान के लिए क्षतिपूर्ति कर सकता है, और अन्य सूक्ष्मदर्शी की तुलना में ध्रुवीकरण पर अधिक नियंत्रण के साथ रोशन कर सकता है।
बातचीत में, श्रॉफ और ओल्डेनबर्ग ने महसूस किया कि दोहरी दृश्य माइक्रोस्कोप भी ध्रुवीकृत प्रकाश माइक्रोस्कोपी की एक सीमा को संबोधित कर सकते हैं, जो यह है कि प्रकाश प्रसार की दिशा के साथ ध्रुवीकृत प्रकाश के साथ नमूने को कुशलता से रोशन करना मुश्किल है।
“अगर हमारे पास दो ऑर्थोगोनल विचार थे, तो हम उस दिशा के साथ ध्रुवीकृत प्रतिदीप्ति को बहुत बेहतर समझ सकते हैं,” श्रॉफ ने कहा। “हमने सोचा, कुछ ध्रुवीकृत प्रतिदीप्ति माप लेने के लिए डिस्पिम का उपयोग क्यों नहीं किया?”
श्रॉफ शिकागो विश्वविद्यालय के एक प्रोफेसर पैट्रिक ला रिविएर के साथ एमबीएल में सहयोग कर रहे थे, जिनकी प्रयोगशाला कम्प्यूटेशनल इमेजिंग सिस्टम के लिए एल्गोरिदम विकसित करती है। और ला रिविएर ने अपनी लैब, टैलोन चांडलर में एक नया स्नातक छात्र था, जिसे वह एमबीएल में लाया था। इन दोनों प्रणालियों के संयोजन की चुनौती चांडलर की डॉक्टरेट थीसिस बन गई, और उन्होंने अगले साल ओल्डेनबर्ग की लैब में एमबीएल में काम कर रहे थे।
टीम, जिसमें जल्दी ही शालिन मेहता शामिल थी, फिर एमबीएल पर आधारित थी, ने तरल क्रिस्टल के साथ डिस्पिम को तैयार किया, जिसने उन्हें इनपुट ध्रुवीकरण की दिशा को बदलने की अनुमति दी।
“और फिर मैंने एक लंबा समय काम करने में बिताया, इसके लिए एक पुनर्निर्माण क्या दिखेगा? सबसे अधिक हम इस डेटा से ठीक हो सकते हैं जिसे हम अब हासिल करना शुरू कर रहे हैं?” चांडलर ने कहा। सह-लेखक मिन गुओ, जो तब NIH में श्रॉफ की पिछली प्रयोगशाला में स्थित थे, ने भी इस पहलू पर अथक प्रयास किया, जब तक कि वे आणविक अभिविन्यास और स्थिति के पूर्ण 3 डी पुनर्निर्माण के अपने लक्ष्य तक नहीं पहुंच गए।
चांडलर ने कहा, “एमबीएल, शिकागो विश्वविद्यालय और एनआईएच के बीच क्रॉस-टॉक के टन थे, जैसा कि हमने इसके माध्यम से काम किया था।”
