مجهر النانو3 الجديد سيسمح بنظرة عالية الدقة إلى داخل الخلايا.
جامعة كاليفورنيا، مرفق غرفة الأبحاث لصناعة النانو في سان دييغو (نانو3)، هي أول مؤسسة تحصل على مجهر ثنائي الأشعة FEI Scios يحتوي تكيف للاستخدام في درجات حرارة متجمدة. المجهر الجديد سيمكن إجراء البحث ضمن قاعدة مستخدمين متنوعة للغاية، بدايةً من علم المواد، إلى علم الأحياء الهيكلي والجزيئي.
كما وضح بيرند فوبيرجر المدير الفني لتقنية “نانو3″، فهنالك اهتمام هائل للاستفادة من هذا الجهاز ضمن أعضاء هيئة التدريس من أقسام متعددة. أقسام هندسة النانو، المواد، هندسة الفضاء، هندسة الكهرباء والكومبيوتر، الكيمياء، الفيزياء، وعلم الأحياء في سان دييغو – جامعة كاليفورنيا كلهم لديهم العديد من المشاريع التي تحتاج لهذا الإختراع، وقد شاركوا بنشاط لجعل امتلاك هذه الأداة حقيقة.
“الأداة توفر لنا عرض لقدرات فنية لتحضير المقاطع العرضية للشرائح للمجهر الإلكتروني وأكثر. لكن حقيقة الذي يميزها هو قدرته في البرد والتي ستجعل علماء الخلايا قادرين على رؤية تراكيب الخلايا البيولوجية في دقة أعلى وذلك لفهم أفضل لطريقة عمل الخلية على المستوى الجزيئي. وهذا من الممكن أن يمهد الطريق لعلاجات جديدة واكتشافات جديدة للأدوية.” يقول بيرند فوبيرجر.
يُذكر أن جامعة كاليفورنيا – سان دييغو أنشأت نظام أكاديمي في منطقة التصوير الجزيئي – أغلبها انعكس في عمل في عمل عالم الكيمياء الحيوية روجر تسين. تسين فاز في عام 2008 بجائزة نوبل في الكيمياء لاكتشاف وتطوير بروتينات الفلورسنت الخضراء، والتي أحدثت ثورة في مجال بيولوجية الخلية وعلم الأعصاب بسماحها للعلماء لتفحص داخل الخلايا الحية وكذلك مراقبة تصرفاتها في الوقت الحقيقي.
“ما أفعلة مشابه” وضحت إليزابث فيلا، الأستاذة المساعدة الجديدة بجامعة سان دييجو، “أنا فقط أستخدم المجهر الإكتروني والذي أعطانا صور ذات دقة أعلى. والفكرة التي خلف طريقتنا هذه هي للجمع بين الناس الذين يعملون في علم الاحياء الهيكلي مع الناس الذين يهملون في بيولوجية الخلية عن طريق استخدام أداة جديدة ستسمح لنا برؤية التراكيب داخل الخلية في دقة عالية وفي فهم أفضل لمعرفة ما تفعل الخلايا.”
لتوضيح الفرق بين المجهر الضوئي ( والذي جعل عمل تسين ممكنا) وعملها باستخدام المجهر الالكتروني. فيلا استخدمت تعبيرا مجازيا: “المجهر الضوئي هو كإعطاء الفوانيس لمجموعة من الناس في المدينة، يمكنك معرفة مكان هؤلاء الناس، لكنك لا تستطيع رؤية ما يحدث بالقرب منهم. مع المجهر الإلكتروني، تستطيع الناس بالمصابيح (جزيئة الخلية) وتستطيع رؤية الجدران ومباني المدينة (تركيب الخلية).”
لكن للمجهر ألالكتروني جانبه السلبي . على ألنحو ألتقليدي , لتكون مرئية , يجب تحضير ألخلايا مسبقا بتجفيفها وصبغها والذي تعادله فيلا بـ ” طبقة ثخينة من ألطلاء .” وعلى الرغم , أغلب ألخلايا هي ثخينة جدا لتتم دراستها بهذه ألطريقة , وهذا ما جعل هذه ألاداة الجديدة تغير اللعبة .سوف تسمح لفيلا لتجنب ألصبغة واستخدام النانومشين ( هو جهاز كهروميكانيكي يقاس بالنانومتر يستخدم للإغراض ألطبية ) لتقليل ألسمك الى السمك المطلوب للمجهر ألالكتروني – اي حوالي بضعة أعشار من الماكرون – بدون تكوين أي تشويه للعينة من خلال المحافظة على درجة ألتجميد ( اي درجة حرارة سائل النتروجين بصورة عامة ) .
وتضيف فيلا : ” هنالك ناس في ألحرم الجامعي – كعالم ألأعصاب البروفيسور مارك أيلسمان – وألذين يقومون بعمل رائع بتصميم واستخدام هذه الانواع من ألصبغات , ولكن عندما يكون ألهدف هو ألحصول على صورة عالية ألدقة للخلايا حيث تنطوي ألمسألة في تحديد التفاصيل ألتركيبية , رغبتك لتجنب وجود طبقة أضافية اعلى منهم . ستكون مثل وجود طبقة من ألطلاء يغطي وجهك ومن ثم محاولة عد كم عدد الرموش التي تمتلكها . سوف تكون متوقفا عن العمل.”
تقارن فيلا طريقة دراسة الخلايا (عادة الخلايا حقيقة النواة، في حالتها) في درجة حرارة التجمد إلى التجمد المفاجئ للمملكة الخلوية كما في افتراضها المجازي السابق.
“كل شيء في الخلية يتجمد في الموضع الذي هو فيه والذي يسمح لنا بالحصول على نظرة أفضل. شيء واحد لا زلت أدرسه هو ما يعرف بمركب المسام النووي، والذي يعتبر الحارس لبوابة ألنواة . أنها تحافظ على الـ DNA داخل النواة بعيدا عن الأجزاء الأخرى من الخلية. وإذا نوينا اخذها خارج الخلية تماما لغرض الدراسة، فستكون بلا فائدة، ولهذا السبب يجب علينا تجميدها في مكانها. من خلال تقنيات التصوير المقطعي باستخدام الـ cryo – electron microscope (حيث يتم في هذه التقنية فحص العينات بدرجات حرارة منخفضةK عادة ما يُستخدم سائل النتروجين) يمكننا الحصول على صورة ثلاثية الابعاد للخلية والتي تدعى tomogram. ما أفعله بالتحديد مماثل للتصوير المقطعي المحوسب CT scan، عدا أن الخلايا أصغر بمليون مرة. بإمكاننا أخذ هذه الصور ثلاثية الابعاد والنظر إليها في (معهد كوالكوم) باستخدام الـ StarCAVE او الـ NexCAVE مكبرةً وباللون، وسيكون لدينا فهم أفضل لما يحدث.”
وأضافت فيلا فائدة أخرى لمجهر الـ cryo – electron هي القدرة على إظهار الديناميكية الخلوية مع مرور الوقت “والذي نسميه في الفيزياء ‘ergodicity‘. أنا أستطيع النظر على 3000 من المسامات النووية المجمدة في مرات مختلفة لإظهار الديناميكية الخلوية، أقوم بتصنيف كل هذه المعلومات ثم أقوم بعمل توقعات. ثم نستطيع فحصها تحت المجهر الضوئي (في الخلية الحية) ثم نقوم بربط ما نراه مع المعلومات السابقة التي حصلنا عليها.”
تشير فيلا إلى أن استخدامها لجهاز Scios مزدوج الشعاع في مواد بيولوجية لأجهزة النانو المعنية هو بطريقةٍ ما “سرقة الأداة التي يستخدمها علماء المادة طوال الوقت في التصنيع النانوي للمواد.”
المجهر الجديد (Scios microscope) أيضا سيسهل الأبحاث المخطط لها في أمراض الاعصاب في جامعة سان دييغو – كاليفورنيا، كما تقول فيلا، بالإضافة للأبحاث حول الأمراض المتعلقة بالسرطان والقلب.
“العديد من الأمراض والظواهر التي تأتي من الأمراض أو نتيجة التعافي من المرض سيكون بالإمكان تفحصها بواسطة المجهر الجديد (Scios microscope). من المهم ملاحظة أن هذه هي خطوة أولى وهنالك عمل كثير يتوجب القيام به، لكنه يضعنا في مكان مثير حقا حيث نسعى لرؤية التراكيب الجزيئية في حالتها الطبيعية: من مستوى الخلية إلى مستوى الكائن الحي.”
الرئيسية
البوابة
التسجيل
دخول
