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Rappresentazione di Super-Risoluzione degli esemplari biologici

insights from industryDr. Manasa Gudheti
Applications Scientist
Bruker Nano Surfaces

In questa intervista, le notizie mediche parlano al Dott. Manasa Gudheti delle superfici nane di Bruker degli esemplari biologici e come acquistare le immagini di super-risoluzione loro.

Il premio Nobel 2014 in chimica piombo ad un aumento notevole in pubblicazioni che utilizzano microscopia di super-risoluzione. Come è la rappresentazione di super-risoluzione differente che la microscopia leggera tradizionale?

Le tecniche tradizionali di microscopia leggera come confocale e il ampio-campo sono diffrazione-limitati nella risoluzione, che è lateralmente circa 200 nanometro (in di x-y) e 500 a 600 nanometro lungo un asse (da z). Le funzionalità che sono più vicine del limite di diffrazione sembreranno vaghe nell'immagine.

le tecniche di Super-risoluzione sorpassano o aggirano il limite di diffrazione e quindi permettono alla rappresentazione delle strutture in campioni biologici che potrebbero essere osservati precedentemente soltanto con microscopia elettronica (EM). Inoltre, la rappresentazione in tensione dell'esemplare è possibile con le tecniche super-ricerca alle risoluzioni della sotto-diffrazione che è quasi impossibile con il EM.

Così ci sono una serie di metodi differenti poi per raggiungere la risoluzione eccellente. Potete brevemente descrivere le differenze principali loro e ci dite il Vutara 352 di che Bruker usa?

Ci sono largamente tre sapori differenti di microscopia di super-risoluzione; Microscopia strutturata di illuminazione (SIM), microscopia di svuotamento dell'emissione stimolata (STED) e singola microscopia di localizzazione (SML) della molecola.

Il SIM può raggiungere un miglioramento duplice nella risoluzione facendo uso dei reticoli di Moiré e Fourier trasforma. STED usa l'assistenza tecnica di funzione di dispersione del punto per ridurre la dimensione del punto limitato la diffrazione che raggiunge i cinque a miglioramento composto di dieci parti nella risoluzione. Le tecniche di SML contano sulla localizzazione delle posizioni di un sottoinsieme di serie delle molecole casualmente attivato nel campione quindi che raggiunge lateralmente le risoluzioni fino a 20 nanometro e 50 nanometro lungo un asse.

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Il Vutara 352 principi di usi SML del microscopio accoppiati con rilevazione del biplano per ottenere le immagini tridimensionali di super-risoluzione. Rispetto al SIM e a STED, le tecniche di SML offrono il migliore miglioramento nella risoluzione con le capacità analisi quantitativa/statistica

Che cosa sono i vantaggi di essere immagine capace alle video tariffe nella risoluzione eccellente?

Il più grande vantaggio sarebbe la capacità di catturare la dinamica in un esemplare vivente a risoluzione della sotto-diffrazione. In un esemplare fisso, la rappresentazione sarà più veloce quindi diminuendo il tempo di registrazione.

Una delle resistenze principali di microscopia di super-risoluzione è che combina le capacità multicolori tridimensionali della rappresentazione di confocale con la risoluzione vicino a quelli ottenuti da microscopia elettronica (EM). Anche se il EM leggermente sorpassa le tecniche di super-risoluzione verificandosi vicino a risoluzione dell'angstrom, gli esemplari in tensione della rappresentazione con il EM è quasi impossibili.

Potere all'immagine al video-rate con le tecniche della unico molecola permette agli scienziati di catturare la dinamica in tempo reale delle molecole biologiche in celle viventi. Il microscopio di Vutara 352 permette la rappresentazione di video-rate usando una macchina fotografica ad alta velocità dello sCMOS con gli algoritmi robusti e in tempo reale della localizzazione.

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Immagine: Cella di BSCI, 800 FPS, AF647 - Alphatubulin, Cy3B - TOM20

Possono i risultati della rappresentazione di super-risoluzione vero essere considerati quantitativi, piuttosto che qualitativi?

Con i giusti esperimenti di controllo sul posto uno può sfruttare l'aspetto quantitativo di microscopia di super-risoluzione della unico molecola. Nel corso della rilevazione delle molecole singole, le tecniche di SML inerentemente stanno contando le molecole per costruire una mappa delle molecole localizzate per rendere l'immagine definitiva. Ciò permette all'analisi statistica sul tabulata coordina quindi fornire informazioni quantitative oltre all'immagine di super-risoluzione.

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Immagine: Alexafluor-633 ha contrassegnato la GPI-proteina GFP-FR, proteina della membrana di plasma quella cluster distinti dei moduli.

Dove pensate la rappresentazione di super-risoluzione avete il più grande impatto e che cosa è seguente per questa tecnologia emozionante?

Penso che stiamo cominciando appena a graffiare la superficie in termini di possibilità per questa tecnologia. Recentemente, abbiamo aggiunto uno scanner confocale di scansione multipunto al microscopio di Vutara 352. Ciò permette ai ricercatori di eseguire la rappresentazione correlativa; cioè, ha ricoperto un'immagine di super-risoluzione sopra un'immagine confocale contestuale.

Il più grande impatto da venire sarà veduto nella rappresentazione del tessuto e della in tensione-cella. Ci sono stati parecchie sfide nell'estensione della rappresentazione di SML fino i tessuti e gli esemplari in tensione ma penso che stiamo vedendo i progressi considerevoli che sono fatti nei metodi della preparazione di assistenza tecnica e del campione della tintura che stanno permettendolo.

Avete di studi finalizzati che potete dirci circa?

I ricercatori hanno utilizzato il microscopio di Vutara all'immagine vari esemplari biologici compreso le celle, i virus, i batteri, le sezioni del tessuto, la drosofila e C. Elegans. Il sito Web di Bruker caratterizza alcuni esempi delle applicazioni: https://www.bruker.com/products/fluorescence-microscopes/vutara-super-resolution-microscopy/applications.html

Ci sono egualmente parecchie pubblicazioni con i dati di super-risoluzione catturati sul microscopio di Vutara.

Dove possono i nostri lettori imparare più circa la rappresentazione di super-risoluzione?

Il campo di super-risoluzione sta evolvendosi continuamente e a Bruker teniamo un occhio vicino su letteratura corrente. Diriga prego sopra più alla nostra pagina chiave della pubblicazione per imparare più: https://www.bruker.com/products/fluorescence-microscopes/landing-pages/super-resolution-references.html

Circa Dott. Manasa Gudheti

Il Dott. Manasa Gudheti è uno scienziato delle applicazioni alle superfici nane a Salt Lake City, UT di Bruker, con durante una decade di competenza nella microscopia di super-risoluzione.

Manasa utile un diploma di maturità classica in ingegneria chimica dall'istituto di tecnologia nazionale, da Warangal, dall'India nel 1999 e da un Ph.D. in ingegneria chimica dalla Drexel University nel 2004. Poi ha perseguito un postdottorato in biofisica nel laboratorio del Dott. Sam Hess all'università di Maine.

Nel 2006, il laboratorio del Dott. Hess' ha aperto la strada alla tecnica FPALM (microscopia fluorescente di microscopia di SML di localizzazione di attivazione mediante la luce). Nel 2008, 3D FPALM è stato sviluppato. Questa tecnica di super-risoluzione 3D successivamente è stata commercializzata all'università di impresa di avvio di Utah, Vutara. Manasa accettato la posizione senior dello scienziato a Vutara nel 2011 con un'affiliazione visualizzante del ricercatore all'università di Utah.

Bruker ha acquistato Vutara nel luglio 2014. Ciò era egualmente l'anno che le tecniche super-risolte di microscopia di fluorescenza hanno raccolto il premio Nobel in chimica. Il prodotto di super-risoluzione della nave ammiraglia di Bruker, che Manasa è stato strumentale nello sviluppo, è il singolo microscopio di super-risoluzione della localizzazione 3D (SML) della molecola di Vutara 352, in base ad una tecnologia brevettata del biplano.

Lista della pubblicazione di VutaraLogo di Bruker

  1. Pengpeng Li, Sean A. Merrill, Erik M. Jorgensen, Kang Shen. Due complessi della proteina del convertitore di Clathrin istruiscono la polarità del Assone-Dendrite. (2016) Neurone, 90(3): 564-580. doi: 10.1016/j.neuron.2016.04.020.
  2. Lukáš Alán, Tomáš Špaček, Petr Ježek. Algoritmo e analisi delle componenti principali di Delaunay per visualizzazione 3D dei nucleoids mitocondriali del DNA in biplano FPALM/dSTORM. (2016) EUR Biophys J. DOI 10.1007/s00249-016-1114-5.
  3. Jonathan M. Hartley, Rui Zhang, Manasa Gudheti, Jiyuan Yang, Jindřich Kopeček. Tenendo la carreggiata e quantificando distribuzione terapeutica del polimero ad un livello cellulare facendo uso del dSTORM 3D. (2016) J gestisce la versione. S0168- 3659(16) 30058-X. doi: 10.1016/j.jconrel.2016.02.005.
  4. Tomáš Olejár, ‑ Reguer, Lukáš Alán, Andrea Dlasková, Petr Ježek di David Pajuelo. (2015). L'aggregazione coppia della proteina mitocondriale dell'DNA-associazione del unico filo etichettata con la proteina fluorescente di EOS prevede l'attività sincronizzata dei nucleoids mitocondriali. (2015) Rapporti molecolari della medicina, 12, 5185-5190. http://dx.doi.org/10.3892/mmr.2015.4085
  5. Hisashi Akiyama, Nora-Guadalupe Pina Ramirez, Manasa V. Gudheti, Suryaram Gummuluru. Il traffico di CD169-mediated del HIV ai invaginations della membrana di plasma in celle dentritiche attenua l'efficacia di anti-gp120 che neutralizza largamente gli anticorpi. (2015) PLoS Pathog. 11(3): e1004751.
  6. Bacio di Gabriella, Jens M. Holl, Grant M. Williams, Eric Alonas, Daryll Vanover, Aaron W. Lifland, Manasa Gudheti, Ricardo C. Guerrero-Ferreira, Vinod Nair, Hong Yi, baruffa S. Graham, Philip J. Santangelo ed Elizabeth R. Wright. L'analisi strutturale del virus respiratorio sinciziale rivela la posizione di M2-1 fra la proteina della matrice ed il complesso della ribonucleoproteina. (2014) J. Virol. 88(13): 7602-7617
  7. Rui Zhang, Jiyuan Yang, Monika Sima, Yan Zhou, Jindrich Kopeček. Terapia sequenziale di combinazione di cancro ovarico con i coniugati degradabili del paclitaxel e di gemcitabina del copolimero di methacrylamide di N (2-hydroxypropyl). (2014) Proc Acad nazionale Sci S.U.A. 111(33): 12181-12186.
  8. Eric Alonas, Aaron W. Lifland, Manasa Gudheti, Daryll Vanover, Jeenah Jung, Chiara Zurla, Jonathan Kirschman, Vincent F. Fiore, Alison Douglas, Thomas H. Barker, Hong Yi, Elizabeth R. Wright, James E. Crowe, Jr. e Philip J. Santangelo. Combinando le sonde sensibili del singolo RNA con la rappresentazione della In tensione-Cella e Subdiffraction-Limitata permette alla caratterizzazione della dinamica del virus in celle. (2014) ACS nano. 8 (1): 302-315.
  9. Justin G. Lichter, Eric Carruth, Chelsea Mitchell, Andreas S. Barth, Takeshi Aiba, David A. Kass, Gordon F. Tomaselli, John H. Bridge e B. Sachse franco. Ricostruzione del citoscheletro sarcomeric in miociti ventricolari cardiaci durante l'infarto e dopo la terapia resynchronization cardiaca. (2014) Di cellule Cardiol di J mol. 72C: 186-195.
  10. Jeffery Hodges, Xiaolin Tang, Michael B. Landesman, John B. Ruedas, Anil Ghimire, Manasa V. Gudheti, Jacques Perrault, Erik M. Jorgensen, Giordania M. Gerton, Saveez Saffarian. Imballaggio asimmetrico delle polimerasi all'interno del virus di stomatite vescicolare. (2013) Biochimica. Biophys. Ricerca. Commun. 440(2): 271-276.
  11. Nicolas Olivier, Debora Keller, Pierre Gönczy e Suliana Manley. Risoluzione che si raddoppia nella rappresentazione 3D-STORM tramite i buffer migliori. (2013) Plos uno. 8(7): e69004.
  12. Brigitte Ritter, Murphy di Sebastian, Hatem Dokainish, Martine Girard, Manasa V. Gudheti, Guennadi Kozlov, Marilene Halin, Jacynthe Philie, Erik M. Jorgensen, Kalle Gehring e Peter S. McPherson. NECAP 1 regolamenta le interazioni AP-2 per gestire la dimensione, il numero ed il carico della vescicola durante il Endocytosis Clathrin-Mediato. (2013) PLoS Biol. 11(10): e1001670.

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