نمایی تازه از دنیای مولکولی با میکروسکوپ سه‌بعدی

به گزارش خبرگزاری آنا، دانشمندان برای اولین بار موفق به طراحی یک میکروسکوپ ترکیبی شده‌اند که می‌تواند موقعیت و جهت‌گیری سه‌بعدی مولکول‌هایی مانند پروتئین‌های درون سلول‌ها را به‌طور هم‌زمان ثبت کند. این فناوری جدید، دو تکنیک تصویربرداری پیشرفته را با هم تلفیق کرده است که عبارتند از میکروسکوپ فلورسانس پلاریزه‌شده (Polarized Fluorescence Microscopy) و میکروسکوپ صفحه‌نوری با نمای‌دوگانه (diSPIM – Dual-view Light Sheet Microscopy). در نتیجه ترکیب این دو میکروسکوپ، می‌توان حرکات و تغییرات مولکولی را با دقتی بی‌سابقه در عمق نمونه‌های بیولوژیکی ثبت کرد.

این میکروسکوپ که در آزمایشگاه زیست‌شناسی دریایی آمریکا طراحی شده است، دو فناوری پیشرفته را در هم ادغام می‌کند. میکروسکوپ صفحه‌نوری با نمای‌دوگانه که در تصویربرداری از نمونه‌های بیولوژیکی به صورت عمقی عملکرد فوق‌العاده‌ای دارد و میکروسکوپ فلورسانس پلاریزه‌شده که برای بررسی جهت‌گیری مولکول‌ها استفاده می‌شود.
این ابزار به دانشمندان اجازه می‌دهد تا چگونگی تغییر جهت‌گیری سه‌بعدی پروتئین‌ها در واکنش به محیط اطرافشان را مشاهده کنند. جهت‌گیری پروتئین‌ها فرآیندی است که برای عملکرد‌های حیاتی سلولی مانند تقسیم سلولی و تعاملات پروتئینی ضروری است.

تالون چندلر (Talon Chandler)، محقق اصلی این پژوهش و دانش‌آموخته‌ی دانشگاه شیکاگو توضیح می‌دهد: «با این دستگاه می‌توانیم تغییرات جهت‌گیری سه‌بعدی پروتئین‌ها را ثبت کنیم. ممکن است برخی فرآیند‌های زیستی مهم، تنها با مشاهده‌ی موقعیت مکانی مولکول‌ها آشکار نشوند، اما تغییرات در جهت‌گیری آنها می‌تواند اطلاعات حیاتی را فاش کند.»

ایده‌ی این میکروسکوپ در سال ۲۰۱۶ توسط گروهی از متخصصان تصویربرداری در آزمایشگاه زیست‌شناسی دریایی آمریکا شکل گرفت. محققان در یک گفتگوی علمی دریافتند که ترکیب این تکنیک با تصویربرداری فلورسانس پلاریزه‌شده می‌تواند یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های این حوزه را برطرف کند. پس از بهینه‌سازی‌های متعدد، تیم پژوهشی موفق شد سیستمی با قابلیت بازسازی کامل سه‌بعدی موقعیت و جهت‌گیری مولکولی طراحی کند. همکاری میان دانشمندان آزمایشگاه زیست‌شناسی دریایی، دانشگاه شیکاگو نقشی کلیدی در موفقیت این پروژه داشت.