ENGINEERINGNET.BE - Binnen de superresolutiemicroscopie bestaan twee methoden. Bij de eerste methode, Single Molecule Localization Microscopy (SMLM) genaamd, zorgen onderzoekers ervoor dat moleculen willekeurig aan of uit staan.
“Het grootste deel van de tijd staan ze uit, maar soms lichten ze op”, aldus onderzoeker Sjoerd Stallinga. “Als je dan een filmpje maakt, zie je een blinkende sterrenhemel, waarbij elk puntje een lichtvlek van één molecuul is. Doordat de verschillende moleculen maar af en toe aanstaan, kun je hun locatie heel precies bepalen. Als je het hele filmpje analyseert, kun je een reconstructie maken van de celstructuur waar je naar kijkt.”
De beperking van SMLM is dat er maar enkele honderden tot enkele duizenden fotonen van de moleculen afkomen. “De vraag die we hebben gesteld is: hoe kunnen we het minieme beetje licht dat van de fluorescerende moleculen komt nog beter gebruiken?”, zegt onderzoeker Carlas Smith.
Bij de tweede stroming binnen de superresolutiemicroscopie, Structured Illumination Microscopy (SIM), boetseren onderzoekers het laserlicht tot een fijn gestreept patroon van licht-donker-licht-donker. Dat patroon projecteren ze daarna op hun sample.
“Als een molecuul zich in een lichtstreepje bevindt, slaan we het aan en zendt het fotonen uit, waardoor we het zien. Ligt het molecuul in een donker gebied, dan zien we het niet”, stelt Smith. “Door zowel een lichtpatroon met horizontale als met verticale streepjes over het sample te leggen en dat heen en weer te schuiven, kunnen we de locatie van moleculen precies bepalen.”
Na veel theoretisch en praktisch werk is het gelukt om de twee technieken, SMLM en SIM, te combineren in één opstelling, genaamd SIMFLUX. Om aan te tonen dat de methode werkt, brachten de onderzoekers een kunstmatig geproduceerde DNA-structuur in beeld.
“We zijn daarna nog een jaar bezig geweest om in een cel te kijken”, zegt onderzoeker Bernd Rieger. Dit leverde een duidelijk beeld op van eiwitdraden en -buisjes die het skelet van een cel vormen: het zogeheten cytoskelet.
Onderzoekers kunnen nu inzoomen op structuren van tussen de vijf en tien nanometer. Dat is ongeveer twee keer zo goed als met SMLM mogelijk was.
“De logische volgende stap zou zijn om beelden te maken in drie dimensies”, zegt Rieger.
Op de foto:
PostDoc Taylor Hinsdale (links), PhD-student Rasmus Thorsen (midden) en PhD-student Jelmer Cnossen (rechts) bij de nieuwe microscopie-opstelling.
