Un'immagine di un nucleo cellulare catturato utilizzando la nuova sonda. Credito:Università di Sheffield
Gli scienziati hanno sviluppato una nuova tecnica per catturare immagini del nucleo di una cellula con dettagli senza precedenti, aprendo la strada a nuove intuizioni sulle malattie umane e sull'invecchiamento.
Utilizzando una nuova sonda luminescente per illuminare i componenti della cella, i ricercatori del Dipartimento di Chimica dell'Università di Sheffield hanno catturato straordinarie immagini 3D del DNA all'interno dei nuclei su scale inferiori a 40 nanometri (un nanometro =un miliardesimo di metro).
Le proprietà uniche della sonda la rendono più adatta per l'uso in microscopia a super risoluzione rispetto alle sonde esistenti, che non sono abbastanza stabili per subire lunghi periodi di irraggiamento sotto la luce intensa che questo ramo della microscopia richiede.
Sree Sreedharan, uno studente di dottorato presso il Dipartimento di Chimica, ha sviluppato la sonda basata sul rutenio chimico, in collaborazione con il Rutherford Appleton Laboratory di Oxford e i ricercatori dei dipartimenti di scienze biomediche di Sheffield, e Fisica e Astronomia.
Il suo supervisore, Il professor Jim Thomas ha dichiarato:"Dal momento che la sonda è stabile come una roccia, anche nella luce laser più intensa, possiamo prendere molti strati di immagini per costruire molto dettagliato, Strutture 3D che mostrano il DNA disposto nel nucleo.
L'immagine a sinistra, nel verde, mostra il livello di dettaglio catturato utilizzando tecniche di microscopia confocale consolidate, rispetto all'immagine a destra, in rosso, che mostra un'immagine più dettagliata catturata utilizzando la microscopia STED. Credito:Università di Sheffield
"Poiché il DNA fornisce i progetti per la vita, studi di super-risoluzione aiuteranno a capire come viene memorizzato, leggere, ed elaborati. Tali studi forniranno nuove informazioni sullo sviluppo di malattie come il cancro e forse anche sui processi cellulari coinvolti nell'invecchiamento".
Indagando come funzionano le cellule sane e cosa succede quando non funzionano correttamente, i ricercatori possono raggiungere una comprensione più profonda di come funziona la vita al suo livello più fondamentale, e sviluppare nuovi farmaci e cure per le malattie.
Però, le cellule sono microscopiche, trasparente, e il più delle volte incolore. Per vederli attraverso i microscopi, gli scienziati utilizzano sonde luminescenti che si legano ai componenti cellulari e li "accendono". Sebbene questo approccio abbia enormemente avanzato la nostra comprensione della funzione cellulare, qualsiasi caratteristica inferiore a circa 300 nanometri non può essere distinta dai normali microscopi a luce.
Nell'ultimo decennio sono stati sviluppati microscopi a super risoluzione, quale può, nelle giuste circostanze, operare su scale molto più piccole. Eric Betzig, Stefan W. Hell e William E. Moerner hanno ricevuto il Premio Nobel per la Chimica nel 2014 per il loro lavoro in questo campo.
La sfida per i chimici è sviluppare nuove sonde con proprietà ottiche che soddisfino le esigenze che queste tecniche avanzate impongono loro, ad esempio, La microscopia STED (stimolata deplezione delle emissioni) necessita di sonde eccezionalmente stabili dal punto di vista fotochimico.
La nuova sonda a base di rutenio è stata sviluppata per l'uso nella microscopia elettronica a trasmissione a scansione (STEM) e i risultati sono stati pubblicati online nel Giornale della Società Chimica Americana . La ricerca è stata completata nell'ambito del progetto Imagine:Imaging Life dell'Università di Sheffield, che utilizza tecniche rivoluzionarie di microscopia per rispondere ad alcune delle più grandi domande in biologia e medicina.
