Microscopia a deplezione di emissioni stimolate (STED)
La microscopia STED è una tecnica di imaging a super risoluzione che utilizza una combinazione di due raggi laser per controllare con precisione l'eccitazione e l'emissione di molecole fluorescenti, consentendo la visualizzazione di strutture con una risoluzione ben oltre il limite di diffrazione della microscopia convenzionale. Il primo raggio laser, chiamato raggio di eccitazione, viene utilizzato per eccitare le molecole fluorescenti in una regione specifica del campione. Il secondo raggio laser, chiamato raggio di svuotamento, viene quindi applicato per disattivare la fluorescenza delle molecole eccitate in una regione a forma di ciambella che circonda il punto di eccitazione, creando di fatto un "buco" di non fluorescenza su scala nanometrica. Scansionando i fasci di eccitazione e di svuotamento attraverso il campione, è possibile ottenere un'immagine ad alta risoluzione delle molecole fluorescenti.
Microscopia di localizzazione fotoattivata (PALM)
PALM è un'altra tecnica di imaging a super risoluzione che prevede la localizzazione precisa delle singole molecole fluorescenti all'interno di un campione. In PALM, una popolazione di molecole fluorescenti fotocommutabili viene scarsamente etichettata sul campione, quindi le singole molecole vengono attivate stocasticamente e visualizzate. Ripetendo questo processo molte volte e raccogliendo un gran numero di immagini, le posizioni delle singole molecole possono essere determinate con precisione nanometrica. Ciò consente la ricostruzione di immagini ad alta risoluzione delle molecole marcate all'interno del campione.
Illuminare le cellule oscure, rivelare la vita e la morte
Le innovative tecniche di microscopia di Betzig hanno avuto un impatto significativo in vari campi della scienza, in particolare nella biologia cellulare e nelle neuroscienze. Consentendo la visualizzazione delle strutture cellulari a livello molecolare, la microscopia STED e PALM hanno fornito nuove informazioni sui meccanismi della vita e hanno aiutato i ricercatori a comprendere varie malattie a livello cellulare.
Ad esempio, nel campo delle neuroscienze, la microscopia STED e PALM hanno consentito ai ricercatori di visualizzare l’intricata struttura dei neuroni e delle sinapsi, rivelando i meccanismi molecolari della comunicazione neuronale e della plasticità sinaptica. Nella biologia cellulare, queste tecniche hanno permesso agli scienziati di studiare la dinamica dei processi cellulari, come il traffico di proteine, il rimodellamento della membrana e la divisione cellulare, con dettagli senza precedenti.
Inoltre, la microscopia STED e PALM hanno avuto un profondo impatto sulla comprensione delle malattie a livello cellulare. Ad esempio, queste tecniche sono state utilizzate per studiare le basi molecolari delle malattie neurodegenerative, come il morbo di Alzheimer e il morbo di Parkinson, fornendo nuove informazioni sui meccanismi della malattia e sui potenziali bersagli terapeutici. Nella ricerca sul cancro, la microscopia STED e PALM hanno consentito ai ricercatori di visualizzare i cambiamenti cellulari associati allo sviluppo del cancro, comprese le alterazioni nell’architettura cellulare, nell’espressione proteica e nelle vie di segnalazione.
Illuminando le cellule oscure e rivelando la vita e la morte a livello molecolare, le tecniche di microscopia di Betzig, vincitrici del Premio Nobel, hanno trasformato il campo della ricerca scientifica e rappresentano un’immensa promessa per far progredire la nostra comprensione della salute umana, dei meccanismi delle malattie e dei futuri interventi terapeutici.
