Lenyűgöző háromdimenziós filmek készültek élő sejtekről

Hogyan válnak szét a kromoszómák a sejtosztódás során? Hogyan mozognak a sejthártyák? Hogyan néz ki egy majom vesesejtjének háromdimenziós szerkezete? Egy kutatócsoport olyan filmeket tett közzé a sejtek működéséről, amilyeneket eddig még sosem láthattunk.

Bár fénymikroszkópos és elektronmikroszkópos módszerek már régóta léteznek, még mindig számos olyan feladat akad, amire a laborokban általánosan használt mikroszkópok nem alkalmasak. Ezek egyike az élő sejtek vizsgálata. A kutatók a legtöbbször csak hosszas előkészítés után képesek belelátni a mintákba, és nem élő, hanem általában csak halott sejteket képesek elemezni.

A sejtek számos fontos tulajdonságára így is fény deríthető, az élettani folyamatok nagy része azonban rejtve marad. Azért is, mert az eddig használt fénymikroszkópokkal mostanáig csak a kétszáz nanométernél szélesebb mintákat lehetett elemezni (a nanométer a méter egymilliárdod része, ami körülbelül tíz darab egymás mellett levő hidrogénatom szélességének felel meg).

Képmontázs az élő sejtekről készített mikroszkópos felvételekből. A bal felső képtől az óramutató járásával megegyezően: egy majom vesesejtjének belső felépítése (aranyszínnel); a sejthártya fodrozódása (ugyancsak majomvesesejt, narancssárga színnel); sertés vesesejtjének mikrotubulusai (zölddel); egy emberi csontdaganatsejt mitokondriumai (kékkel); kromoszómák szétválása a mitózis során egy sertés vesesejtjében (narancssárgával).

Eric Betzig (Howard Hughes Medical Institute) és munkatársai a Nature Methods legújabb számában ismertették új mikroszkópos módszerüket, amellyel már nagyszerűen áthidalhatóak a fenti problémák. A sejtek vizsgálni kívánt fehérjéit és más molekuláit színesen világító (fluoreszcens) festékekkel jelölik meg, ami önmagában természetesen nem új. A mintát viszont nem fentről, hanem oldalról világítják meg, így elkerülhető, hogy a megjeleníteni kívánt terület mellett elmosódott foltok is legyenek. A felbontást szintén sikerült megnövelni egy nagyságrenddel, így itt már nem a kétszáz nanométeres mérettartomány a felső határ, hanem a húsz vagy akár a tíz nanométeres méretek - írja az egyetem beszámolója.

Néhány száz mikrométer nagyságú, soksejtű élőlények tanulmányozására már eddig is használták ezt a módszert, de csak most először került sor arra, hogy egy-egy élő sejt működését igazán élethűen is meg lehessen örökíteni. Az alább megtekinthető filmek bemutatják például, hogy milyen egy majom vesesejtjének háromdimenziós felépítése, és hogy miként válnak szét a kromoszómák akkor, amikor egy sejt kettéosztódik.

Egy majom vesesejtjének háromdimenziós szerkezete

A mintákat a vonalkód-leolvasókban használthoz hasonló fénysugárral világítják meg, de nem folyamatosan, hanem szaggatottan, gyors ki- és bekapcsolásokkal. A folyamat igen gyors: a mikroszkóppal másodpercenként körülbelül kétszáz kép készíthető, amelyeket egymásra téve háromdimenzióssá válik a sejtről vagy a sejtalkotókról készített felvétel. A térbeli képek előállítása sem tart sokáig: több száz kétdimenziós kép már mindössze 1-10 másodperc alatt háromdimenzióssá alakítható.

A felvételeken szintén egy majom vesesejtjének működése látható: felül a sejthártyák mozgása látszik, az alsó négyzetekben pedig a sejten belüli hólyagszerű üregek (vakuólumok), amelyek a sejtmembránok által bekerített sejtenkívüli folyadékot tartalmazzák

"Az itt használt különleges, nem szóródó fénysugár nem károsítja a mintát, mivel egyhuzamban csak igen rövid ideig és gyengén világítjuk meg a sejteket. Mikroszkópos módszerünk a biológusok széles körben alkalmazott eszköze lesz, hiszen komolyabb előzetes beavatkozás nélkül vizsgálhatók vele az élő sejtek" - mondta Betzig.

A film a sejtosztódás (mitózis) során szétváló kromoszómákat mutatja