تقنية جديدة رائدة يمكن أن تحدث ثورة في أنظمة التصوير فائقة الدقة – ترجمة* محمد جواد  آل السيد ناصر الخضراوي

Pioneering new technique could revolutionise super-resolution imaging systems
(University of Exeter – بواسطة: جامعة اكستر)

ملخص المقالة:

طور فريق من علماء معهد الأنظمة الحية بجامعة إكستر تقنية جديدة رائدة لتحسين التصوير الجزيئي الدقيق للغاية لعينات بيولوجية، يمكن أن تحدث ثورة في الدقة والإحكام والوضوح في أنظمة التصوير فائقة الدقة، وتعتمد على نجاح تقنية التصوير فائقة الدقة الحالية المسماة “تراكم النقاط للتصوير في طبوغرافيا المقياس النانوي للحمض النووي” ، حيث يتم تمييز الجزيئات الموجودة في الخلية بجزيئاتٍ واسماتٍ، متصلة بشرائط مفردة من الحمض النووي. ثم يتم أيضًا تمييز شرائط الحمض النووي المتطابقة بمركب كيميائي فلوري وإدخالها في محلول – عندما تربط جزيئات واسمات، فإنها تخلق “تأثيرًا وامضًا” يجعل التصوير ممكنًا.

وكان لهذه الطريقة بعض العيوب، وللتغلب عليها، طور الفريق تقنية جديدة تسمى “تراكم النقاط للتصوير في طبوغرافيا المقياس النانوي للحمض النووي المتكررة” القادرة على قمع ضوضاء الخلفية والإشارات غير المحددة، بالإضافة إلى تقليل الوقت المستغرق في عملية أخذ العينات. فأصبح استخدام هذه الطريقة أمرًا قابلًا للتطبيق بشكل روتيني دون أي عيوب، ويمكن الآن رؤية التفاصيل الجزيئية باستخدام المجهر الضوئي لمعرفة كيف تنسق الجزيئات الوظائف البيولوجية المعقدة التي تمكن الحياة في الصحة والمرض على حد سواء.

(المقالة)

طور علماءٌ تقنيةً جديدة رائدة يمكن أن تحدث ثورة في الدقة والإحكام والوضوح في أنظمة التصوير فائقة الدقة.

وقام فريق من العلماء قاده الدكتور كريستيان سولر من معهد الأنظمة الحية بجامعة إكستر [١] ، بتطوير طريقة جديدة لتحسين التصوير الجزيئي الدقيق للغاية لعينات بيولوجية. المعهد هذا يقود الأبحاث متعددة التخصصات ويعد مركزًا لتقنيات القياس الجديدة عالية الدقة.

وتعتمد الطريقة الجديدة على نجاح تقنية التصوير فائقة الدقة الحالية المسماة “تراكم النقاط للتصوير في طبوغرافيا المقياس النانوي للحمض النووي”  (DNA Point Accumulation for Imaging in Nanoscale Topography – DNA-PAINT) حيث يتم تمييز الجزيئات الموجودة في الخلية بجزيئاتٍ واسماتٍ، متصلة بشرائط مفردة من الحمض النووي.

ثم يتم أيضًا تمييز شرائط الحمض النووي المتطابقة بمركب كيميائي فلوري وإدخالها في محلول – عندما تربط جزيئات واسمات، فإنها تخلق “تأثيرًا وامضًا” يجعل التصوير ممكنًا.

ومع ذلك، فإن لطريقة “تراكم النقاط للتصوير في طبوغرافيا المقياس النانوي للحمض النووي” عدد من العيوب في شكلها الحالي، والتي تحد من قابلية تطبيق وأداء التكنولوجيا عند تصوير الخلايا والأنسجة البيولوجية.

واستجابة لذلك، طور فريق البحث تقنية جديدة تسمى “تراكم النقاط للتصوير في طبوغرافيا المقياس النانوي للحمض النووي المتكررة” ،(Repeat DNA-PAINT) قادرة على قمع ضوضاء الخلفية والإشارات غير المحددة ، بالإضافة إلى تقليل الوقت المستغرق في عملية أخذ العينات.

وبشكل حاسم، يُعد استخدام طريقة “تراكم النقاط للتصوير في طبوغرافيا المقياس النانوي للحمض النووي المتكررة” أمرًا سهلاً ولا يحمل أي عيوب معروفة، فهو قابل للتطبيق بشكل روتيني، ويعزز دور “تراكم النقاط للتصوير في طبوغرافيا المقياس النانوي للحمض النووي” كواحد من أكثر طرق التصوير الجزيئي الدقيق قوة وتنوعًا.

وقد نُشرت الدراسة في مجلة نايتشر كوميونيكيشينز (Nature Communications) في 21 يناير 2021.

وقال الدكتور سويلر، المؤلف الرئيسي للدراسة وعالم الفيزياء الحيوية في معهد الأنظمة الحية: “يمكننا الآن رؤية التفاصيل الجزيئية باستخدام المجهر الضوئي بطريقة بدت قبل بضع سنوات بعيدة المنال. وهذا يسمح لنا برؤية مباشرة كيف تنسق الجزيئات الوظائف البيولوجية المعقدة التي تمكن الحياة في الصحة والمرض على حد سواء”.

وتم تمكين البحث من قبل زملاء من الفيزياء والأحياء والطب والرياضيات والكيمياء يعملون معًا عبر حدود التخصصات التقليدية. وقال الدكتور لورنزو دي ميشيل، مؤلف مشارك من إمبريال كوليدج لندن: “هذا العمل هو مثال واضح على كيف يمكن للتقنيات والمفاهيم الفيزيائية الحيوية الكمية أن تحسن قدرتنا على دراسة النظم البيولوجية”.

*تمت الترجمة بتصرف

المصدر:

https://phys.org/news/2021-01-technique-revolutionise-super-resolution-imaging.html

لمزيد من المعلومات: الكسندر كلاوسلي وآخرون، Repeat DNA-PAINT suppresses background and non-specific signals in optical nanoscopy, Nature Communications (2021).  DOI: 10.1038/s41467-020-20686-z

الهوامش:

[١] جامعة إكستر هي جامعة بحثية عامة تقع في إكستر، ديفون، جنوب غرب إنجلترا، المملكة المتحدة. وتم تأسيسها وحصلت على ميثاقها الملكي في عام 1955، على الرغم من إنشاء المؤسسات السابقة لها، كلية سانت لوك، مدرسة إكستر للعلوم، مدرسة إكستر للفنون، ومدرسة كامبورن للمناجم في عام 1838 ، و 1855 ، و 1863 ، و 1888 على التوالي. للجامعة حرمان جامعيان في اكستر هما ستريثم وسانت لوك، وحرمان في كورنوول هما ترورو وبنرين ، وتقع الجامعة في المقام الأول في مدينة إكستر، ديفون، حيث تعتبر مؤسسة التعليم العالي الرئيسية. حرم ستريثم هو أكبر حرم جامعي ويحتوي على العديد من مباني الجامعة الإدارية. ويدار حرم بنرين بالتعاون مع جامعة فالماوث في اطار مبادرة الجامعات المشتركة في كورنوول. ويكيبيديا.