Revoluce v mikroskopii: Nová technologie Theia nabízí 10 000x zvětšení a ostřejší pohled na molekuly

Američtí vědci z Berkeley Lab a UC Berkeley dosáhli významného pokroku v oblasti elektronové mikroskopie. Vyvinuli novou technologii, která výrazně zlepšuje výkon kryo-elektronových mikroskopů (cryo-EM), a to díky adaptaci fázově-kontrastní techniky.

Američtí vědci z Berkeley Lab a UC Berkeley dosáhli významného pokroku v oblasti elektronové mikroskopie. Vyvinuli novou technologii, která výrazně zlepšuje výkon kryo-elektronových mikroskopů (cryo-EM), a to díky adaptaci fázově-kontrastní techniky. Jejich inovace, využívající laserovou fázovou desku, umožňuje zvětšení až 10 000krát oproti světelné mikroskopii a poskytuje mimořádně ostré a detailní snímky malých molekul a buněčných struktur.

Tato nová technika je klíčová pro hlubší pochopení biologie a nemocí. Systém, který vědci nazývají „Theia“, dokáže zachytit molekuly s detaily, s nimiž se dnešní špičkové cryo-EM systémy potýkají. Díky jasnějším a ostřejším snímkům s větším množstvím detailů je možné vytvářet přesnější atomové modely zachycených molekul. Profesor fyziky Holger Müller, který vedl vývoj, přirovnal dřívější studium struktur k prohlížení obrazů v tmavé galerii, zatímco s Theiou se „světla poprvé rozsvítila“.

Tým demonstroval sílu systému na zobrazování aldolázy, proteinu ve svalech, a hemoglobinu, menšího proteinu přenášejícího kyslík v krvi, který je často používán jako měřítko výkonu cryo-EM. Laserová fázová deska zlepšila rozlišení struktury proteinu v obou případech, ale nejvýraznější zlepšení bylo pozorováno u nejnáročnějších vzorků, jako je hemoglobin.

Mikroskop Theia je v současné době instalován na UC Berkeley a tým již pracuje na rozšíření jeho schopností. Cílem je přejít od analýzy jednotlivých částic k novější technice zvané kryo-elektronová tomografie (cryo-ET). Podobně jako CT skeny v nemocnicích vytvářejí 3D obrazy částí těla, cryo-ET sestavuje různé úhlové pohledy na molekulu nebo buněčnou strukturu do trojrozměrného obrazu. Tato metoda představuje obrovský skok ve schopnosti vědců studovat buněčné procesy, neboť zachycuje molekuly v jejich přirozeném stavu uvnitř buněk a nabízí mnohem vyšší rozlišení než světelná mikroskopie. To otevírá nové možnosti pro výzkum a potenciální vývoj léčebných postupů.