میکروسکوپ جدید از فوتونیک برای به دست آوردن بینشی نوین در مورد “ابر باگ ها” استفاده می کند
دانشمندان در حال ساخت یک میکروسکوپ جدید با وضوح فوق العاده هستند که از نور لیزر برای مطالعه عملکرد درونی و رفتار ابر میکروب ها استفاده می کند تا به بینش جدیدی در مورد چگونگی ایجاد بیماری دست یابد.این میکروسکوپ به دانشمندان این امکان را می‌دهد تا به باکتری‌هایی مانند استرپتوکوک پنومونیه با وضوحی در مقیاس مولکولی نگاه کنند – اجسامی کوچکتر از ده هزارم ضخامت یک ورق کاغذ را نشان می‌دهند.
تخمین زده می شود که باکتری استرپتوکوک پنومونیه که عامل اصلی پنومونی باکتریایی، مننژیت و سپسیس است، در سال ۲۰۱۵ باعث مرگ ۳۳۵۰۰۰ نفر در کودکان پنج ساله و کوچکتر در سراسر جهان شده است.
فن‌آوری‌های کنونی اجازه نمی‌دهند که امکان تفکیک‌پذیری و بررسی کامل خواص باکتریایی فراهم شود ، در نتیجه بر رشد بیماری تأثیر می‌گذارد. اما اکنون، این میکروسکوپ با وضوح فوق‌العاده از نور لیزر برای روشن کردن پروتئین‌ها با وضوح فوق‌العاده بالا استفاده می‌کند و به دانشمندان این امکان را می‌دهد تا بینش جدیدی در مورد آنچه این باکتری‌های بالقوه کشنده را بسیار بیماری‌زا می‌کند، به دست آورند.
اگرچه میکروسکوپ‌های الکترونی می‌توانند جزئیات دقیق را در سطح اتمی نشان دهند، اما نمی‌توانند نمونه‌های زنده را تجزیه و تحلیل کنند. الکترون‌ها می‌توانند به راحتی توسط مولکول‌های موجود در هوا منحرف شوند، به این معنی که هر باکتری تحت بازرسی باید در خلاء نگه داشته شود. بنابراین میکروسکوپ های با وضوح فوق العاده برای تجزیه و تحلیل بیولوژیکی بسیار برتری دارند.
این پروژه که “تجسم در مقیاس نانو برای درک ویروس‌زایی و تهاجمی باکتری‌ها – بر اساس نانوسکوپی فلورسانس و میکروسکوپ ارتعاشی” (یا به اختصار “NanoVIB”) نامیده می‌شود، این پروژه روشن می کند که چگونه ابر میکروب ها می توانند باعث بیماری شوند و از این طریق زمینه ای را برای توسعه آنتی باکتریال های جدید برای درمان عفونت های باکتریایی فراهم می کند.
در تلاشی برای درک اینکه چگونه باکتری ها باعث ایجاد بیماری می شوند، کمیسیون اروپا به این کنسرسیوم بهداشتی ۵,۶۳۵,۵۲۹ یورو از طریق مشارکت عمومی خصوصی Photonics برای ساخت این میکروسکوپ با وضوح فوق العاده اعطا کرده است.
وضوح ده برابری
در حالی که میکروسکوپ‌های با وضوح فوق‌العاده از قبل وجود دارند، تیم NanoVIB پیشنهاد می‌کند دستگاه جدیدی با وضوح بی‌رقیب بسازد که بتواند مکانیسم‌های مولکولی پیچیده و دقیقی را که در فرآیندها و بیماری‌های بین سلولی و درون سلولی وجود دارد، آشکار کند.
هماهنگ کننده پروژه، پروفسور Jerker Widengren، میگوید: “ما انتظار داریم نمونه اولیه میکروسکوپ جدید ما یک سیستم با وضوح فوق العاده نسل بعدی باشد. امکان تصویربرداری از پروتئین های سلولی مشخص شده با تابشگرهای فلورسانس (فلوروفورها) با وضوح ده برابر بیشتر از سایر روش های میکروسکوپ فلورسانس.
با کمک فناوری‌های پیشرفته لیزر، آشکارساز و میکروسکوپ که در این پروژه توسعه می‌یابد، الگوهای محلی‌سازی(localisation) با وضوح فوق‌العاده پروتئین‌های خاص با تصاویر پراکنده نور پوشانده می‌شود و این الگوها را با ساختارهای مکانی و شرایط شیمیایی موجود در باکتری‌ها مرتبط می‌کند.
با استفاده از نور لیزر، این میکروسکوپ جدید نشان می‌دهد که چگونه پروتئین‌های باکتریایی روی سطح باکتری‌ها قرار می‌گیرند و به دانشمندان اجازه می‌دهد تا تعامل پاتوژن را با سلول‌های ایمنی و میزبان مطالعه کنند.
این نوع میکروسکوپ بر اساس مفهوم به اصطلاح MINFLUX کار می کند، جایی که نور لیزر مادون قرمز مولکول های نشاندار شده با فلوروفور را به صورت مثلثی تحریک می کند – که منجر به افزایش وضوح می شود. سپس کاربر می تواند تصویربرداری میکروسکوپی را با وضوح هایی که قبلا غیرقابل تصور بود تنظیم کند.
Widengren همچنین افزود:”میکروسکوپ MINFLUX این امکان را به شما می دهد تا نحوه توزیع پروتئین های سطحی پنوموکوک بر روی باکتری ها را در مراحل مختلف تقسیم سلولی مشخص کنید. و اینکه آیا این پروتئین‌ها به‌گونه‌ای موضعی هستند که نواحی سطحی خاص و فوق‌العاده حساس باکتری‌ها، مرحله حیاتی تقسیم سلولی، از فعال‌سازی ایمنی محافظت شوند،”
اکوسیستم تحقیقاتی اروپا
تیم NanoVIB از پروژه قبلی با بودجه اتحادیه اروپا به نام Fluodiamon الهام گرفت که چگونگی توزیع فضایی پروتئین‌های خاص در سلول‌های سرطانی سینه و پروستات را در مقایسه با پروتئین‌های موجود در سلول‌های غیر سرطانی مربوطه تجزیه و تحلیل می‌کرد و مبنای جدیدی را برای تشخیص سرطان نشان می‌داد.
“هدف پروژه NanoVIB بازیابی اطلاعاتی است که توسط هیچ تکنیک میکروسکوپی یا فوتونیکی دیگری در دسترس نیست. ما نشان خواهیم داد که چگونه الگوهای ساختار فضایی پروتئین در مقیاس نانو و درون سلولی را می توان حل کرد، که به ما کمک می کند مکانیسم های بیماری باکتریایی را آشکار کنیم و احتمالاً با بسیاری از بیماری های دیگر ارتباط قابل توجهی دارد.”
“این مطالعات می‌تواند نور جدیدی را در مورد نحوه توزیع فضایی پروتئین‌های سطحی خاص این باکتری‌ها بر روی سلول‌ها روشن کند و شواهد مهمی را ارائه دهد که نشان می‌دهد حدت (ظرفیت ایجاد بیماری) و مهاجم بودن این باکتری‌ها به شدت با چنین الگوهای توزیع فضایی همراه است.”
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.