Posted in | Nanomedicine | Nanoanalysis

Forskere Lag 3-D-CAT Gjennomsøker av hele celler

Published on December 10, 2009 at 5:40 PM

Tenk på det som en akuttmottaket eksamen for celler. I løpet av noen få minutter, forskere ved Lawrence Berkeley National Laboratory kan produsere tredimensjonale CAT skanninger av hele celler, avslører sine interne strukturen ned til minste organeller.

Carolyn Larabell (til venstre), direktør for National Center for X-ray tomografi, leder et team av forskere som utvikler soft X-ray tomografi som et nytt verktøy for å visualisere den interne arkitekturen av hele celler.

Den nye imaging teknologi kan øke hastigheten på en bredt spekter av forskning som krever at forskerne å spore endringer i en celle interne struktur, fra å analysere hvordan en farmasøytisk hindrer en mikrobe fra forårsaker gjær infeksjoner å lære den beste måten å presse biodrivstoff fra alger.

Bildene er gjengitt med tillatelse fra Nasjonalt Senter for X-ray tomografi, som ligger ved Berkeley Lab i Advanced Light Source. Ideen er en myk X-ray mikroskop som kan image celler med en oppløsning på rundt 50 nanometer. Soft X-stråler er så-navnet fordi de er mindre gjennomtrengende enn de som brukes til å diagnostisere en brukket bein - perfekt for mikroskopiske prøver.

Mikroskopet bruker intense lyset som genereres av Advanced Light Source til å ta to-dimensjonal X-ray bilder av celler, og deretter digitalt masker disse skivene til tredimensjonale bilder av hele celler. Det er den eneste myke X-ray tomografi anlegget dedikert til biokjemisk og biomedisinsk forskning.

Nylig et team av forskere fra Berkeley Lab, Stanford University, og University of California, brukte San Francisco anlegget for å fange opp de endringene som oppstår når Candida albicans er utsatt for en ny og lovende soppdrepende terapi.

C. albicans er en encellet mikrobe som lever på huden og i urin og gastrointestinale tracts av mennesker. Den finnes i omtrent 80 prosent av mennesker og er vanligvis ufarlige, men noen ganger blir patogene, og forårsaker gjær infeksjoner. Denne forvandling fra god til dårlig er preget av veksten av en lang filament, kalt en hypha, som strekker seg fra mikrobe som en hale.

Den myke X-ray tomografi bilder viste at mikrober behandles med kandidaten stoffet molekyler ikke utviklet lange hyfer, som betyr at terapien vellykket blokkert C. albicans blir smittsomme. Bildene har også avdekket en topp i antall og størrelse på lipid organer inne C. albicans celler, samt nydannede hull i cellenes nucleolus, som er en struktur i kjernen.

Noen av disse endringene ville ha tatt måneder med arbeid for å vise hjelp av andre mikroskopi teknikker, og noen ville ha vært savnet helt.

"Men dette bare tok oss noen dager med myke x-ray tomography", sier Gerry McDermott, en gjest forsker i Berkeley Lab fysiske biovitenskap Division og en forsker ved University of California, San Francisco.

"Vi så celleforandringer som ikke hadde vært sett i det siste. På grunn av sin høye oppløsning og svært lite sample prep tid, kan denne nye teknologien hjelpe påskynde drug discovery", sier McDermott.

Elektronmikroskopi er arbeidshesten av cellulær imaging. Det gir utrolig høy oppløsning snapshots av mobilnettet arkitektur. Men det er tregt: en prøve planlagt for analyse må gjennomgå uker med forberedelser. En annen vanlig verktøy er fluorescens mikroskopi. Men det bare bilder molekyler i en celle som er spesielt merket, ikke hele cellen.

"Våre funn ville vært svært vanskelig å få hjelp av andre teknikker," legger Maho Uchida av Berkeley Lab fysiske biovitenskap Division og University of California, San Francisco. "Halen av C. albicans er 50 mikrometer lange Det ville ha tatt mange elektronmikroskopi bilder og måneder med arbeid for å se det -.. Men vi fikk det i ett sweep"

I tillegg til å lære hvordan å bekjempe sykdom, kan forskerne lære opp anlegget med høy gjennomstrømming og høy oppløsning imaging evner på mange faglige utfordringer, blant annet jakten på karbon-nøytrale energikilder.

"Vi kan bruke soft X-ray tomography å måle og kvantifisere dannelsen av biodrivstoff dråper i alger celler", sier McDermott.

Last Update: 5. October 2011 16:00

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit