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A Universidade de Harvard recebe a concessão de $3.5M para desenvolver a técnica da microscopia da super-definição

Uma equipe no instituto de Wyss para a engenharia biològica inspirada na Universidade de Harvard foi concedida uma concessão $3,5 milhões especial dos institutos de saúde nacionais (NIH) para desenvolver um método novo barato e fácil de usar da microscopia manchar simultaneamente muitos componentes minúsculos das pilhas.

A concessão, chamada uma concessão transformativo da pesquisa, é parte de uma iniciativa de NIH para financiar de alto risco, pesquisa da alto-recompensa, e em 2013 a agência financiou apenas 10 destes projectos nacionalmente.

O método ADN-baseado da microscopia podia potencial conduzir às maneiras novas de diagnosticar a doença distinguindo as pilhas saudáveis e doentes baseadas em detalhes moleculars sofisticados. Poderia igualmente ajudar cientistas a descobrir como os componentes da pilha realizam seu trabalho dentro da pilha.

“Se você quer estudar a fisiologia e a doença, você quer ver como as moléculas trabalham, e é importante vê-los em seus ambientes nativos,” disse Peng Yin, Ph.D., um membro da faculdade do núcleo no instituto de Wyss e professor adjunto da biologia de sistemas na Faculdade de Medicina de Harvard. Yin conduzirá o projecto, e colaborará com o Samie Jaffrey, M.D., Ph.D., um professor da farmacologia na faculdade médica de Weill Cornell, e Ralf Jungmann, Ph.D., um erudito pos-doctoral no laboratório do instituto do Wyss de Yin, entre outros.

Os biólogos usaram microscópios para revelar como as estruturas minúsculas dentro das pilhas as sustentam acima e as ajudam a se mover, reproduzem, activam genes, e muito mais. Mas embora os fabricantes do microscópio afiassem a tecnologia há séculos para obter imagens do nunca-esclarecedor, foram limitados pelas leis de física. Quando dois objetos são mais próximos do que aproximadamente 0,2 micrômetros, ou aproximadamente um cinco-centésimos a largura de um cabelo humano, os cientistas podem já não distingui-los que usam fotomicroscópios tradicionais. Em conseqüência, o visor vê uma gota obscura onde na realidade há dois objetos. Isto ocorre devido à maneira que as raias claras se dobram em torno dos objetos, e é sabido como o limite de difracção.

As moléculas tais como as enzimas, os receptors, o RNA e o ADN que fazem a maioria do trabalho da pilha são tipicamente distante menores de 0,2 micrômetros, e para visualizá-los, microscopists esforçaram-se para superar o limite de difracção. Desenvolveram diversos métodos inteligentes que realizam este, mas alguns deles exigem os microscópios especiais que tendem a ser muito caros, e outro exigem procedimentos incómodos. O que é mais, os métodos de hoje podem somente revelar um punhado da espécie distinta da molécula em um momento, e as imagens permanecem mais obscuras do que muitos cientistas como.

O Wyss Instituto-conduziu planos da equipe para superar estes desafios combinando métodos da imagem lactente da único-molécula com as ferramentas moleculars da nanotecnologia do ADN. Usando um método da imagem lactente chamou DNA-PAINT, ele criou “tonalizador assim chamado encalha” etiquetando partes pequenas de ADN com uma tintura fluorescente. Cada um destas costas do tonalizador liga transiente a uma costa de harmonização do ADN que seja anexada a uma molécula do alvo, que faça o alvo parecer piscar. Tal piscar, quando feito certo, permite cientistas de bater o limite de difracção e de obter umas imagens mais afiadas dos alvos do que de outra maneira possíveis.

“A coisa poderosa sobre a utilização do ADN encontra-se em seu programmability surpreendente,” Yin disse. “Nós planeamos usar-se que capacidade para fazer moléculas nas pilhas piscar em uma maneira programável e autônoma. Isto permitirá que nós ver as coisas que eram previamente invisíveis.”

A equipe de Yin especializa-se em usar o ADN para fazer nanostructures sintéticos programáveis. Duas semanas há, o National Science Foundation concedeu a equipe e seus colegas uma expedição prestigiosa na concessão de computação aos sistemas sintéticos do ADN do coordenador com comportamento e funções moleculars programáveis. A concessão transformativo da pesquisa de NIH permitirá que usem o ADN para programar a luz piscar para produzir imagens moleculars e celulares do ultrasharp para a pesquisa biomedicável.

“Até nós podemos visualizar muitos componentes moleculars das pilhas claramente e simultaneamente, nós podemos somente fazer suposições educadas sobre como team acima para realizar suas funções biológicas complexas,” dissemos o director fundando Don Ingber do instituto de Wyss, M.D., Ph.D. “eu estou seguro que a aproximação barata nova de Peng à microscopia da super-definição transformará a paisagem da pesquisa biomedicável, e conduzo aos diagnósticos novos que mancham a doença mais cedo e com maior precisão.”