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Wissenschaftler Produzieren 3-D Computertomographien von Gesamten Zellen

Published on December 10, 2009 at 5:40 PM

Denken Sie an ihn als Unfallstationsprüfung für Zellen. In der Spanne einigen Protokolls, können Wissenschaftler an Nationalem Laboratorium Lawrence Berkeley die dreidimensionalen Computertomographien von gesamten Zellen produzieren und ihre interne Zelle zum kleinsten Organell unten aufdecken.

Carolyn Larabell (left), der Direktor der Nationalen Mitte für Röntgenstrahl-Tomographie, führt ein Team von Wissenschaftlern, die Weichstrahltomographie als neues Hilfsmittel für die Sichtbarmachung der internen Architektur der ganzen Zellen entwickeln.

Die neue Bildgebungstechnologie könnte beschleunigen eine große Auswahl der Forschung, die Wissenschaftler benötigt, Änderungen in der internen Zelle einer Zelle aufzuspüren, vom Analysieren, wie ein pharmazeutisches verhindert, dass eine Mikrobe Pilzinfektionen zum Lernen der besten Methode, biologischen Brennstoff von den Algen zusammenzudrücken verursacht.

Die Bilder sind Höflichkeit der Nationalen Mitte für Röntgenstrahl-Tomographie, die an der Fortgeschrittenen Lichtquelle Berkeley-Labors sich befindet. An seinem Inneren ist ein Weichstrahlmikroskop, das Bildzellen an einer Auflösung von ungefähr 50 nm kann. Weichstrahlen werden, weil sie weniger Durchdringungs sind, als die so-benannt, die verwendet werden, um einen gebrochenen Knochen zu bestimmen - vervollkommnen Sie für mikroskopische Proben.

Das Mikroskop verwendet das helle Licht, das durch die Hoch entwickelte Lichtquelle erzeugt wird, um zweidimensionale Röntgenbilder von Zellen zu nehmen und dann näht digital diese Scheiben in dreidimensionale Bilder von ganzen Zellen. Es ist der einzige Weichstrahltomographieteildienst, der biochemischer und biomedizinischer Forschung eingesetzt wird.

Vor Kurzem verwendeten ein Team von Wissenschaftlern von Berkeley-Labor, Universität von Stanford und University of California, San Francisco den Teildienst, um die Änderungen zu erfassen, die eintreten, wenn Candida albicans einer neuen und viel versprechenden pilzbefallverhütenden Therapie ausgesetzt wird.

C.-albicans ist eine einzellige Mikrobe, die auf der Haut und in den genito-urinären und Magen-Darm-Kanälen von Leuten lebt. Es wird in ungefähr 80 Prozent Menschen gefunden und ist normalerweise harmlos, aber es manchmal wird pathogen und verursacht Pilzinfektionen. Diese Transformation von gutes zu Schlechtes wird durch das Wachstum eines langen Fadens markiert, genannt einen Hypha, der von der Mikrobe wie einem Heck sich ausdehnt.

Die Weichstrahltomographiebilder deckten auf, dass die Mikroben, die mit den Bewerberdrogenmolekülen behandelt wurden, nicht die langen Hyphae entwickelten und die Therapie erfolgreich blockierten C. albicans vom Werden ansteckend bedeuteten. Die Bilder legten auch eine Spitze in der Anzahl und in der Größe von Lipidgehäusen innerhalb C.-albicans Zellen sowie neugeformte Löcher im Nukleolus der Zellen frei, der eine Zelle im Kern ist.

Einige dieser Änderungen würden Monate der Arbeit zur Ansicht unter Verwendung anderer Mikroskopietechniken genommen haben, und einige würden völlig verfehlt worden sein.

„Aber dieses nahm uns einige Tage nur unter Verwendung der Tomographie des weichen Röntgenstrahls,“ sagt Gerry McDermott, ein Gastwissenschaftler in der Körperlichen die Biowissenschafts-Abteilung Berkeley-Labors und einen Wissenschaftler an University of California, San Francisco.

„Wir sahen zelluläre Änderungen, die nicht in der Vergangenheit gesehen worden waren. Wegen seiner hohen Auflösung und sehr wenig Beispielvorbereitungszeit hilft diese neue Technologie möglicherweise, Drogenentdeckung zu beschleunigen,“ sagt McDermott.

Elektronenmikroskopie ist aktuell der Arbeitspferd der zellulären Darstellung. Sie bietet unglaublich hochauflösende Schnappschüsse der zellulären Architektur an. Aber sie ist langsam: eine Probe, die für Analyse geplant wird, muss Wochen der Vorbereitung durchmachen. Ein Anderes geläufiges Hilfsmittel ist Fluoreszenzmikroskopie. Aber es nur Bildmoleküle innerhalb einer Zelle, die besonders mit Warnschild versehen werden, nicht die gesamte Zelle.

„Unsere Ergebnisse würden sehr schwierig, unter Verwendung anderer Techniken zu erreichen gewesen sein,“ fügt Maho Uchida der Körperlichen die Biowissenschafts-Abteilung Berkeley-Labors und des University of Californias, San Francisco hinzu. „Das Heck von C.-albicans ist 50 Mikrons lang. Es würde viele Elektronenmikroskopiebilder und Monate der Arbeit gedauert haben, um es zu sehen - aber wir erhielten es in einer Schleife.“

Zusätzlich zum Lernen, wie man Krankheit, Wissenschaftler kann des den Hochdurchsatz Teildienstes und hochauflösenden die Darstellungsfähigkeiten auf vielen wissenschaftlichen Herausforderungen, einschließlich die Jagd für Kohlenstoff-neutrale Energiequellen ausbilden kämpft.

„Wir können Weichstrahltomographie verwenden, um zu messen und die Entstehung von Tröpfchen des biologischen Brennstoffes in den Algenzellen mengenmäßig bestimmen,“ sagt McDermott.

Wissenschaftler von der Nationalen Mitte für Röntgenstrahl-Tomographie auch fügen bald hochauflösende kälteerzeugende Lichtmikroskopie dem vorhandenen Toolkit tomography der Röntgenstrahl des Teildienstes hinzu. Wenn er mit Weichstrahlmikroskopie kombiniert wird, ist der Teildienst in der Lage, Bilder zu produzieren, die eine Zelle und den Einbauort der Zelle von chemisch beschrifteten Molekülen oder von Proteinen innerhalb der Zelle zeigen.

Last Update: 13. January 2012 11:16

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