Superando los límites de la microscopía de superresolución: microscopía autoalineante
La microscopía de ultraprecisión que va más allá de las limitaciones del microscopio de súper resolución ganador del Premio Nobel permitirá a los científicos medir directamente las distancias entre moléculas individuales.
Investigadores médicos de la Universidad de Nueva Gales del Sur han logrado una resolución sin precedentes en microscopía de molécula única para detectar interacciones entre moléculas individuales dentro de células intactas.
El Premio Nobel de Química 2014 se otorgó por el desarrollo de la tecnología de microscopía de fluorescencia de superresolución, que proporcionó a los microscopistas la primera vista molecular del interior de una célula, una característica que proporciona nuevas vistas moleculares de sistemas y procesos biológicos complejos.
Ahora, los límites de detección de la microscopía de molécula única se han superado una vez más y los detalles se han publicado en el último número de Science Advances.
Ha sido posible observar y rastrear moléculas individuales con microscopios de ultra alta resolución, pero las interacciones entre estas moléculas ocurren en una escala que es al menos cuatro veces menor que la resuelta por los microscopios de molécula única existentes.
"La razón por la que los microscopios de una sola molécula suelen tener precisiones de localización de entre 20 y 30 nanómetros suele ser porque el microscopio en realidad se mueve cuando detecta señales. Esto genera incertidumbre. Utilizando los instrumentos de superresolución existentes, podemos fallar en determinar si una proteína está unida a otro porque la distancia entre ellos es más corta que la incertidumbre en sus posiciones."
Para resolver este problema, el equipo construyó un circuito de retroalimentación automatizado dentro del microscopio de molécula única que detecta y realinea la trayectoria óptica y la etapa del espejo.
"No importa lo que hagas con este microscopio, básicamente encuentra el camino de retorno con precisión nanométrica. Es un microscopio inteligente. Puede hacer todo lo que un operador o ingeniero de servicio necesita hacer y puede hacerlo 12 veces por segundo. " dijo el profesor Goss.
Medición de la distancia entre proteínas.
Con el diseño y la metodología descritos en este documento, el equipo de la UNSW ha diseñado un sistema de retroalimentación que es compatible con los microscopios existentes y proporciona la máxima flexibilidad para la preparación de muestras.
"Esta es una solución muy simple y elegante para un importante problema de imágenes. Acabamos de construir un microscopio dentro de un microscopio y todo lo que hicimos fue alinear el microscopio principal. La simplicidad y practicidad de la solución que encontramos es su verdadera fortaleza. Es fácil de clonar el sistema y adoptar nuevas tecnologías rápidamente." dijo el profesor Goss.
Para demostrar la utilidad de su microscopio de molécula única con retroalimentación ultraprecisa, los investigadores lo utilizaron para realizar mediciones directas de distancia entre proteínas de señalización en células T. Una suposición común en inmunología celular es que estas células inmunes permanecen inactivas cuando el receptor de células T está cerca de otra molécula que actúa como freno.
Su microscopía de alta precisión pudo mostrar que las dos moléculas de señalización en realidad estaban más separadas entre sí en las células T activadas, liberando el freno y activando la señalización del receptor de células T.
El profesor Goss dijo: "Las técnicas de microscopía convencionales no podrían medir con precisión un cambio tan pequeño porque la distancia entre estas moléculas de señalización en las células T activadas y en reposo difiere sólo en 4-7 nanómetros".
"Esto también muestra cuán sensibles son estos mecanismos de señalización al aislamiento espacial. Para identificar tales procesos regulatorios, necesitamos realizar mediciones de distancia precisas, que es lo que permite este microscopio. Estos resultados ilustran que la tecnología está en descubrimiento y no se puede fabricar en ningún Otra manera."
