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Proyección de imagen de la Estupendo-Resolución de especímenes biológicos

insights from industryDr. Manasa Gudheti
Applications Scientist
Bruker Nano Surfaces

En esta entrevista, las noticias médicas hablan al Dr. Manasa Gudheti de las superficies nanas de Bruker sobre especímenes biológicos y cómo detectar imágenes de la estupendo-resolución de ellas.

El Premio Nobel 2014 En la química llevada a un aumento notable en las publicaciones que utilizan microscopia de la estupendo-resolución. ¿Cómo es la proyección de imagen de la estupendo-resolución diferente que microscopia liviana tradicional?

Las técnicas tradicionales de la microscopia liviana tales como confocal y ancho-campo son difracción-limitadas en la resolución, que es cerca de 200 nanómetro lateralmente (en xy) y 500 a 600 nanómetro axil (en z). Las características que están más cercanas que el límite de difracción aparecerán enmascaradas en la imagen.

las técnicas de la Estupendo-resolución superan o evitan el límite de difracción y de tal modo habilitan la proyección de imagen de estructuras en las muestras biológicas que se podrían observar previamente solamente con microscopia electrónica (EM). Además, la proyección de imagen viva del espécimen es posible con las técnicas estupendo-res en las resoluciones de la sub-difracción que es casi imposible con el EM.

Tan hay varios métodos diferentes entonces para lograr la resolución estupenda. ¿Puede usted describir abreviadamente las diferencias principales entre ellas, y nos informa utiliza Vutara 352 de qué Bruker?

Hay ampliamente tres diversos sabores de la microscopia de la estupendo-resolución; Microscopia estructurada de la iluminación (SIM), microscopia del agotamiento de la emisión estimulada (STED) y única microscopia de la localización (SML) de la molécula.

SIM puede lograr una mejoría doble en la resolución usando las configuraciones de Moiré y Fourier transforma. STED utiliza la ingeniería de la función de extensión del punto para reducir la talla del sitio limitado difracción que logra cinco a la mejoría décupla en la resolución. Las técnicas de SML confían en localizar las posiciones de un subconjunto estocástico activado de la serie de moléculas en la muestra de tal modo que logra las resoluciones hasta 20 nanómetro lateralmente y 50 nanómetro axil.

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El Vutara 352 principios de las aplicaciones SML del microscopio acoplados con la detección del biplano para obtener imágenes tridimensionales de la estupendo-resolución. Con respecto a SIM y a STED, las técnicas de SML ofrecen la mejor mejoría de la resolución junto con capacidades del análisis cuantitativo/estadístico

¿Cuáles son las ventajas de ser imagen capaz a los regímenes video en la resolución estupenda?

La ventaja más grande sería la capacidad de capturar dinámica en un espécimen vivo en la resolución de la sub-difracción. En un espécimen fijo, la proyección de imagen será más rápida por lo tanto reduciendo tiempo de grabación.

Una de las fuerzas mayores de la microscopia de la estupendo-resolución es que combina las capacidades multicoloras tridimensionales de la proyección de imagen de confocal con la resolución cerca de ésos obtenidos por microscopia electrónica (EM). Aunque el EM supera ligeramente técnicas de la estupendo-resolución obteniendo cerca de la resolución del angstrom, los especímenes vivos de la proyección de imagen con el EM son casi imposibles.

El poder a la imagen en el vídeo-régimen con técnicas de la único-molécula permite a científicos capturar la dinámica en tiempo real de moléculas biológicas en células vivas. El microscopio de Vutara 352 hace proyección de imagen del vídeo-régimen posible usando una cámara de alta velocidad del sCMOS junto con algoritmos robustos, en tiempo real de la localización.

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Imagen: Célula de BSCI, 800 FPS, AF647 - Alphatubulin, Cy3B - TOM20

¿Se pueden los resultados de la proyección de imagen de la estupendo-resolución verdad considerar cuantitativos, bastante que cualitativos?

Con los experimentos de mando correctos en el lugar uno puede aprovechar el aspecto cuantitativo de la microscopia de la estupendo-resolución de la único-molécula. En curso de descubrir las únicas moléculas, las técnicas de SML intrínsecamente están contando las moléculas para construir un mapa de moléculas localizadas para rendir la imagen final. Esto habilita el análisis estadístico en tabulado coordina de tal modo ofrecer la información cuantitativa además de la imagen de la estupendo-resolución.

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Imagen: Alexafluor-633 etiqueta la GPI-proteína GFP-FR, proteína de la membrana de plasma esa los atados distintos de las formas.

¿Dónde usted piensa proyección de imagen de la estupendo-resolución tiene el impacto más grande, y cuál es siguiente para esta tecnología emocionante?

Pienso que apenas estamos comenzando a arañazo la superficie en términos de posibilidades de esta tecnología. Recientemente, agregamos un analizador confocal de la exploración de múltiples puntos al microscopio de Vutara 352. Esto permite a investigadores realizar proyección de imagen correlativa; es decir, cubrió una imagen de la estupendo-resolución sobre una imagen confocal del contexto.

El impacto más grande a venir será considerado en proyección de imagen de la vivo-célula y del tejido. Ha habido varios retos en ampliar proyección de imagen de SML a los tejidos y a los especímenes vivos pero pienso que estamos viendo el considerable progreso que es hecho en los métodos de la preparación de la ingeniería y de la muestra del tinte que lo están haciendo posible.

¿Usted tiene estudios de caso que usted pueda informarnos alrededor?

Los investigadores han utilizado el microscopio de Vutara a la imagen una variedad de especímenes biológicos incluyendo las células, los virus, las bacterias, las secciones del tejido, la Drosophila y C. Elegans. El Web site de Bruker ofrece algunos ejemplos de usos: https://www.bruker.com/products/fluorescence-microscopes/vutara-super-resolution-microscopy/applications.html

Hay también varias publicaciones con los datos de la estupendo-resolución tomados en el microscopio de Vutara.

¿Dónde pueden nuestros programas de lectura aprender más sobre proyección de imagen de la estupendo-resolución?

El campo de la estupendo-resolución se está desarrollando contínuo y en Bruker observamos de cerca la literatura actual. Dirija por favor conectado encima a nuestra paginación dominante de la publicación para aprender más: https://www.bruker.com/products/fluorescence-microscopes/landing-pages/super-resolution-references.html

Sobre el Dr. Manasa Gudheti

El Dr. Manasa Gudheti es científico de los usos en las superficies nanas en Salt Lake City, UT de Bruker, con durante una década de experiencia en microscopia de la estupendo-resolución.

Manasa ganó una licenciatura en la ingeniería química del Instituto de Tecnología nacional, de Warangal, de la India en 1999 y de un Ph.D. en la ingeniería química de la universidad de Drexel en 2004. Ella entonces persiguió un postdoctorado en biofísica en laboratorio del Dr. Sam Hess en la universidad de Maine.

En 2006, laboratorio del Dr. Hess el' promovió la técnica FPALM (microscopia fluorescente de la microscopia de SML de la localización de la fotoactivación). En 2008, 3D FPALM fue desarrollado. Esta técnica de la estupendo-resolución 3D fue comercializada posteriormente en la universidad de la empresa de lanzamiento de Utah, Vutara. Manasa validó la posición mayor del científico en Vutara en 2011 junto con una afiliación del investigador que visitaba en la universidad de Utah.

Bruker detectó Vutara en julio de 2014. Éste era también el año que las técnicas estupendo-resueltas de la microscopia de fluorescencia almacenaron el Premio Nobel En química. El producto de la estupendo-resolución del buque insignia de Bruker, que Manasa ha sido instrumental en convertirse, es el único microscopio de la estupendo-resolución de la localización 3D (SML) de la molécula de Vutara 352, sobre la base de una tecnología patentada del biplano.

Filete de la publicación de VutaraLogotipo de Bruker

  1. Pengpeng Li, Sean A. Merrill, Erik M. Jorgensen, Kang Shen. Dos complejos de la proteína del adaptador de Clathrin dan instrucciones polaridad de la Axón-Dendrita. (2016) Neurona, 90(3): 564-580. doi: 10.1016/j.neuron.2016.04.020.
  2. Lukáš Alán, Tomáš Špaček, Petr Ježek. Algoritmo de Delaunay y análisis componente principal para la visualización 3D de los nucleoids mitocondriales de la DNA en biplano FPALM/dSTORM. (2016) EUR Biophys J. DOI 10.1007/s00249-016-1114-5.
  3. Jonatán M. Hartley, Rui Zhang, Manasa Gudheti, Jiyuan Yang, Jindřich Kopeček. Rastreando y cuantificando la distribución terapéutica del polímero en un nivel celular usando el dSTORM 3D. (2016) J controla la baja. S0168- 3659(16) 30058-X. doi: 10.1016/j.jconrel.2016.02.005.
  4. Tomáš Olejár, ‑ Reguer, Lukáš Alán, Andrea Dlasková, Petr Ježek de David Pajuelo. (2015). La agregación acoplada de la proteína DNA-obligatoria de una sola fila mitocondrial marcada con etiqueta con la proteína fluorescente del FOE visualiza la actividad sincronizada de nucleoids mitocondriales. (2015) Partes moleculares del remedio, 12, 5185-5190. http://dx.doi.org/10.3892/mmr.2015.4085
  5. Hisashi Akiyama, Nora-Guadalupe Pina Ramírez, Manasa V. Gudheti, Suryaram Gummuluru. El tráfico de CD169-mediated del VIH a los invaginations de la membrana de plasma en células dendríticas atenúa la eficacia de anti-gp120 que neutraliza ampliamente los anticuerpos. (2015) PLoS Pathog. 11(3): e1004751.
  6. Beso de Gabriela, Jens M. Holl, Grant M. Williams, Eric Alonas, Daryll Vanover, Aaron W. Lifland, Manasa Gudheti, Ricardo C. Guerrero-Ferreira, Vinod Nair, Hong Yi, Barney S. Graham, Philip J. Santangelo, y Elizabeth R. Wright. El análisis estructural del virus sincitial respiratorio revela la posición de M2-1 entre la proteína de la matriz y el complejo de la ribonucleoproteína. (2014) J. Virol. 88(13): 7602-7617
  7. Rui Zhang, Jiyuan Yang, Mónica Sima, Yan Zhou, Jindrich Kopeček. Terapia secuencial de la combinación del cáncer ovárico con las conjugaciones degradables del paclitaxel y del gemcitabine del copolímero del methacrylamide de la n (2-hydroxypropyl). (2014) Proc Acad nacional Sci los E.E.U.U. 111(33): 12181-12186.
  8. Eric Alonas, Aaron W. Lifland, Manasa Gudheti, Daryll Vanover, Jeenah Jung, Clara Zurla, Jonatán Kirschman, Vincent F. Fiore, Alison Douglas, Thomas H. Barker, Hong Yi, Elizabeth R. Wright, James E. Crowe, Jr., y Philip J. Santangelo. Combinar antenas sensibles del único ARN con proyección de imagen Subdiffraction-Limitada y de la Vivo-Célula habilita la caracterización de la dinámica del virus en células. (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, Juan H. Bridge, y Frank B. Sachse. Remodelado del citoesqueleto sarcomeric en miocitos ventriculares cardiacos durante paro cardíaco y después de la terapia resincronización cardiaca. (2014) De célula Cardiol de J Mol. 72C: 186-195.
  10. Jeffery Hodges, espiga de Xiaolin, Michael B. Landesman, Juan B. Ruedas, Anil Ghimire, Manasa V. Gudheti, Jacques Perrault, Erik M. Jorgensen, Jordania M. Gerton, Saveez Saffarian. Empaquetado asimétrico de polimerasas dentro del virus de la estomatitis vesicular. (2013) Bioquímica. Biophys. Res. Commun. 440(2): 271-276.
  11. Nicolás Olivier, Débora Keller, Pierre Gönczy, y Suliana Manley. Resolución que duplica en la proyección de imagen 3D-STORM a través de almacenadores intermedios perfeccionados. (2013) Plos uno. 8(7): e69004.
  12. Brigitte Ritter, Sebastian Murphy, Hatem Dokainish, Martine Girard, Manasa V. Gudheti, Guennadi Kozlov, Marilene Halin, Jacynthe Philie, Erik M. Jorgensen, Kalle Gehring, y Peter S. McPherson. NECAP 1 regula las acciones recíprocas AP-2 para controlar talla, número, y el cargamento de la vesícula durante Endocytosis Clathrin-Mediado. (2013) Biol de PLoS. 11(10): e1001670.

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