Imagen STED (izquierda) e imagen de rayos X (derecha) de la misma célula de tejido cardíaco de una rata. Para STED, la red de filamentos de actina en la célula, que es importante para las propiedades mecánicas de la celda, han sido etiquetados con un tinte fluorescente. Contraste en la imagen de rayos X, por otra parte, está directamente relacionado con la densidad total de electrones, con contribuciones de moléculas marcadas y no marcadas. Teniendo ambos contrastes a la mano, la estructura de la celda se puede visualizar de una manera más completa, con las dos modalidades de imagen "informándose entre sí". Crédito:Universidad de Göttingen, M. Bernhardt y col.
Un equipo de investigación de la Universidad de Göttingen ha encargado una combinación de microscopios única en todo el mundo en la fuente de rayos X PETRA III de DESY para obtener conocimientos novedosos sobre las células biológicas. El equipo dirigido por Tim Salditt y Sarah Köster describe el microscopio combinado de rayos X y fluorescencia óptica en la revista Comunicaciones de la naturaleza . Para probar el rendimiento del dispositivo instalado en la estación de medición P10 de DESY, los científicos investigaron las células del músculo cardíaco con su nuevo método.
La microscopía de luz moderna proporciona imágenes cada vez más nítidas, nuevos e importantes conocimientos sobre los procesos internos de las células biológicas, pero la resolución más alta se obtiene solo para la fracción de biomoléculas que emiten luz fluorescente. Para este propósito, Los pequeños marcadores fluorescentes deben unirse primero a las moléculas de interés. por ejemplo proteínas o ADN. El cambio controlado del tinte fluorescente en el microscopio llamado STED (agotamiento de la emisión estimulada) permite la resolución más alta hasta una milmillonésima parte de un metro, de acuerdo con el principio de conmutación óptica entre el estado encendido y apagado presentado por el ganador del premio Nobel Stefan Hell de Gotinga.
"Pero, ¿cómo podemos obtener imágenes nítidas de todos los componentes celulares, incluidas aquellas moléculas a las que no se pueden unir marcadores fluorescentes, "pregunta Salditt." ¿Cómo podemos iluminar el 'fondo oscuro' de todas las moléculas sin etiquetar, en el que están incrustadas las biomoléculas fluorescentes marcadas específicamente? "
El equipo de Salditt y Köster ha combinado ahora un microscopio STED y uno de rayos X, que puede mapear casi simultáneamente la fluorescencia y la distribución de densidad del total de componentes celulares en la célula. "Además, Experimentos de difracción de rayos X, que son bien conocidos por la cristalografía, también se puede llevar a cabo en posiciones controladas con precisión en la celda, "explica el coautor Michael Sprung, cabezal de la estación de medición P10 donde se ha instalado el nuevo dispositivo.
"Con este novedoso microscopio de rayos X / STED, hemos visualizado primero una red de filamentos de proteínas en las células del músculo cardíaco en modo STED. Luego, las células también se tomaron imágenes mediante holografía de rayos X para cubrir la distribución espacial de la densidad de masa en toda la célula. , incluyendo todos sus componentes, "explica Marten Bernhardt, autor principal del artículo. "Al utilizar el contraste complementario, apuntamos a una comprensión más completa de la estructura subyacente a la contractibilidad y la generación de fuerza en las células, "añade Salditt." En el futuro, queremos aplicar esto también para observar procesos dinámicos en células vivas, "explica Köster, portavoz del centro de investigación colaborativa Comportamiento colectivo de materia blanda y biológica de la German Science Foundation (DFG), que proporciona el marco de investigación de los experimentos.
