Till innehåll på sidan

Världens första 3D-bilder av molekyler i levande hjärnceller

Bild på molekyler i celler.
Forskarna har med den nya teknikens hjälp skapat denna 3D-bild (vänster) av levande mitokondrier (organceller) i en människa. Det nya sättet att jobba reder ut den härva av nervceller som mitokondrier är, och möjliggör att forskarna optiskt kan skiva upp cellorganeller genom multipla bilder som sedan återskapas till 3D. I detta exempel visar renderingen till höger en liten rund organcell som är ihopkopplad till en större avlång dito.
Publicerad 2021-01-14

Med hjälp av ny fluorescensmikroskopi har världens första tredimensionella (3D) bilder av molekyler i en levande hjärncell kunnat visas upp. Det rapporterar forskare vid KTH.

Ilaria Testa, universitetslektor på KTH och forskare på Scilifelab, berättar att tekniken är kapabel att ta bilder med samma precision som hittills bara elektronmikroskop klarat av. Forskningsframsteget har precis publicerats i den vetenskapliga tidskriften Nature Biotechnology, tillsammans med bilder av proteiner i nervceller i hjärnans hippocampusområde.

– Tekniken gör det möjligt för oss att avbilda proteiner på en helt ny nivå när det kommer till detaljrik 3D, och med den viktiga aspekten att detta görs "in situ", på plats i cellen.

Behöver inte döda cellerna

Tekniken har KTH-forskarna döpt till "3D pRESOLFT", och den kan visualisera proteiner i större omfattning än vad ett elektronikmikroskop klarar av. Två andra mycket viktiga egenskaper som tekniken har är att den varken tar död på cellerna eller kräver att dessa delas på, något som är fallet med elektronmikroskop.

Porträttfoto på Ilaria Testa, universitetslektor på KTH.
Ilaria Testa, universitetslektor på KTH.

– Med vår teknik kan cellerna fortsätta röra på sig och utföra sina uppgifter, säger Ilaria Testa.

Hennes labb har utvecklat den nya tekniken som ett led i arbetet att undersöka nervcellsproteiner; exakt var dessa finns och vad de gör. Speciellt handlar det om proteinerna i synapser och axoner. När dessa trafikeras av cellerna är det oftast så mycket som händer på en och samma gång att detta kräver en högupplöst visualisering för att kunna undersökas närmare.

Ny precisionsnivå

I konventionell fluorescensmikroskopi används ljus för att belysa celler och vävnad som markeras med ett fluorescerande färgämne. Denna metod är dock begränsad till att endast skapa 2D-bilder i låg upplösning. 3D pRESOLFT-tekniken förbättrar det visuella resultatet genom att använda en kombination av möjligheten att slå på och av det fluorescerande färgämnet som en ljusknapp och att en stor mängd bilder spelas in.

– Eftersom ljuset är milt kan vi studera levande celler på en ny precisionsnivå, runt 50 nanometer. Det motsvarar en storlek 20 000 gånger mindre än det mänskliga hårstråets diameter, säger Ilaria Testa.

Hon lägger sedan till att möjligheten att betrakta levande celler i 3D med sådan här precision gör det möjligt att se hur proteiner fungerar, en fysiologisk process som fram till idag inte är särskilt välstuderad.

– Vi kan nu se 3D-arkitekturen hos hjärnceller, och vidare undersöka de molekyler som vi överväger är involverade i inlärning och minnet. Vi får en ökad förståelse för hur de byter position och hur de omformas om de utsätts för speciell stimuli, säger Ilaria Testa.

Text: David Callahan

För mer information, kontakta Ilaria Testa på 073 - 656 83 80 eller testa@kth.se

Innehållsansvarig:press@kth.se
Tillhör: Aktuellt
Senast ändrad: 2021-01-14