Labmedya - Laboratuvar ve Sağlık Gazetesi

Hücrelerdeki nano ölçekli yapıları görüntülemenin klasik bir yolu, yüksek güçlü ve pahalı olan süper çözünürlüklü mikroskoplardır. Alternatif olarak, MIT araştırmacıları, geleneksel bir ışık mikroskobuyla nano ölçekli çözünürlük elde etmelerini sağlayan bir teknik olan, görüntülemeden önce dokuyu genişletmenin bir yolunu geliştirmişlerdir. Bu tekniğin en yeni versiyonunda, araştırmacılar dokuyu tek bir adımda 20 kat genişletmeyi mümkün kılmışlardır. Bu basit, ucuz yöntem, neredeyse her biyoloji laboratuvarının nano ölçekli görüntüleme yapmasının önünü açabilmektedir.

Bu teknikle elde edilen çözünürlükte, yani yaklaşık 20 nanometrede, bilim insanları hücrelerin içindeki organelleri ve protein kümelerini görebilmektedir. MIT'de Nöroteknoloji Profesörü olan Edward Boyden, ‘Yirmi kat genişleme sizi biyolojik moleküllerin faaliyet gösterdiği alana götürür. Yaşamın yapı taşları nanometre ölçeğindeki şeylerdir: biyomoleküller, genler ve gen ürünleri.’ diyerek açıklamıştır.

Boyden'ın laboratuvarı 2015 yılında genişleme mikroskobisini icat etmiştir. Bu teknik, dokuyu emici bir polimere gömmeyi ve onu normalde bir arada tutan proteinleri parçalamayı gerektirmektedir. Su eklendiğinde jel şişer ve biyomolekülleri birbirinden ayırmaktadır. Dokuyu yaklaşık dört kat genişleten bu tekniğin orijinal versiyonu, araştırmacıların yaklaşık 70 nanometre çözünürlüklü görüntüler elde etmesini sağlamıştır. Laboratuvar 2017'de süreci ikinci bir genişleme adımı ekleyecek şekilde değiştirdi ve genel olarak 20 kat genişleme elde etmiştir. Bu daha da yüksek bir çözünürlük sağlar, ancak süreç daha karmaşık olmaktadır.

Boyden, ‘Geçmişte birkaç 20 kat genişleme teknolojisi geliştirdik, ancak bunlar birden fazla genişleme adımı gerektiriyor. Bu miktarda genişlemeyi tek bir adımda yapabilirseniz, bu işleri oldukça basitleştirebilir.’ diyerek açıklama yapmıştır. 20 kat genişlemeyle araştırmacılar, geleneksel bir ışık mikroskobu kullanarak yaklaşık 20 nanometre çözünürlüğe inebilmektedir. Bu sayede mikrotübüller ve mitokondriler gibi hücre yapılarını ve protein kümelerini görebilmektedirler.

Yeni çalışmada araştırmacılar, tek bir adımla 20 kat genişleme gerçekleştirmeyi amaçlamışlardır. Bu, 20 kat genişletildiğinde parçalanmayacak, hem son derece emici hem de mekanik olarak kararlı bir jel bulmaları gerektiği anlamına gelmektedir. Bunu başarmak için N,N-dimetilakrilamid (DMAA) ve sodyum akrilattan oluşan bir jel kullanmışlardır. Polimer zincirleri arasında çapraz bağlar oluşturmak için başka bir molekül eklemeye dayanan önceki genleşme jellerinin aksine, bu jel kendiliğinden çapraz bağlar oluşturur ve güçlü mekanik özellikler sergilemektedir. Bu tür jel bileşenleri daha önce genleşme mikroskopisi protokollerinde kullanılmıştı, ancak ortaya çıkan jeller yalnızca yaklaşık on kat genişleyebilmiştir. MIT ekibi jeli ve polimerizasyon sürecini optimize ederek jeli daha sağlam hale getirdi ve 20 kat genleşmeye izin vermiştir.

Jeli daha da stabilize etmek ve tekrarlanabilirliğini artırmak için araştırmacılar, çapraz bağlamaya müdahale eden yan reaksiyonları önleyen jelleşmeden önce polimer solüsyonundan oksijeni çıkarmışlardır. Bu adım, sistemdeki oksijenin çoğunu değiştiren nitrojen gazının polimer solüsyonundan geçirilmesini gerektirmektedir. Jel oluştuktan sonra, dokuyu bir arada tutan proteinlerdeki seçili bağlar koparılır ve jelin genişlemesini sağlamak için su eklenilmektedir. Genişleme gerçekleştirildikten sonra, dokudaki hedef proteinler etiketlenebilir ve görüntülenebilmektedir.

Araştırmacılar, herhangi bir biyoloji laboratuvarının bu tekniği, çoğunun halihazırda sahip olduğu veya kolayca erişebildiği standart, kullanıma hazır kimyasallara, konfokal mikroskoplar ve eldiven çantaları gibi yaygın ekipmanlara dayandığı için düşük maliyetle kullanabilmesi gerektiğini öngörmektedir.

Yazar: Bassma BOUANANI

Kaynakça:
https://www.lab-worldwide.com/affordable-nanoscale-imaging-new-technique-a-94050cb52dbf5bc143403eabe310f4db/?cflt=rdt