광학적인 현미경 검사법 해결책 혁명

Thought LeadersDr. Stefan W. HellDirector at the Max Planck Institute for
Biophysical Chemistry in Göttingen and
for Medical Research in Heidelberg

박사와 가진 Stefan W. Hell 디렉터와 4월 Cashin-Garbutt까지 수행되는 하이델베르크에 있는 의료 연구를 위한 Planck 최대 학회에 Göttingen에 있는 생물 물리학 화학을 위한 Planck 최대 학회에 디렉터, 면접시험, MA (Cantab)

Pittcon 2018년에 충분하다는 것은 강의를 제출할다는 것은 최근에 알려졌습니다. 강의의 주요 초점은 무엇 일 것입니까?

나는 간단한 그러나 기본적인 아이디어에 대해서 뿐 아니라 nanoscopy MINFLUX, 가시 광선 및 표준 객관 렌즈를 처음으로 확실한 분자 해결책을 제공하는 필드에 있는 늦은 발달에 관하여 형광 현미경 검사법에 있는 회절 방벽을 무너뜨리는 허용해 이야기할 것입니다.

키는 형광성 생명 공학 현미경에 있는 회절 방벽을 무너뜨리기에 무엇이었습니까? 해결책 제한은 어떻게 회절의 역할 극복되었습니까?

20 세기th 에서는, 가벼운 현미경은 인접한 작은 특징의 별거 (=resolution)를 위한 공간에 있는 집중시키는 빛을 유일하게 의지했습니다. 그(것)들은 견본에 그리고/또는 검출기에 형광 빛을 조명 빛 되도록 예리하게 되도록 예리하게 집중했습니다.

1개로 회절에 의해 주어진 넓이로, 해결책이 200 나노미터로 제한되었다 빛을 더 예리하게 집중시킬 수 없습니다. 중요한 아이디어는 집중시켜서 아닙니다 그러나 일시적으로 그들의 형광을 불규칙했던 돌아서 형광성 특징 또는 분자를 위한 것이었습니다 200 nm 보다는 함께 근접하여 거주하는 특징이 그들의 연속되는 방출에 의해 구별될 수 있었다 그래야 분리하기.

크레딧: Chmyrov, A., 그 외 여러분 (2013년). Nanoscopy를 가진 매우 100,000' 도넛. 성격 방법, 10(8), 737-740. MPI 생물 물리학 화학, Göttingen, 독일.

능력에는 무슨 충격이 심상에 생명 공학에 투명한 견본의 내부 nanoscale에 생세포 그리고 조직과 같은 있었습니까?

신경생물학, 세포 생물학 그리고 과학의 다른 많은 지역에서 다스 과학적인 연구 결과는 형광 nanoscopy 별칭 superresolution 현미경 검사법으로 실행되었습니다.

현미경이 조밀하고, 사용하기 편하고, 비교적 싸게 되기 때문에, 전세계 실제로 모든 생명 공학 실험실은 그들의 각각 분야에서 유지하기 위하여 우량한 해결책을 이용해야 할 것입니다.

나의 전망에서는, confocal 현미경을 검사하는 각 (단 하나) 光速에는 STED 선택권이 있어야 합니다. 양자택일로, 어떤 epifluorescence 현미경든지 confocal STED 시스템에 쉽게 격상될 수 있습니다.

기계 사용에 있는 무슨 개선을 앞으로는 보고 싶습니까 하고자 했습니까?

기계 사용은 어렵고, 믿을 수 있, 경제에 될 것입니다. 사실상, STED 현미경 검사법의 최신 버전은 구두 상자의 규모 보다는 더 작은 조밀한 모듈을 최신식 다색 해결책을 < 30 nm 제공합니다. 정가표는 초기 시스템의 다섯째 보다는 더 적은입니다. 더욱 만일 강직하거나 거꾸로 하는, 사실상 어떤 현대 epifluorescence 현미경, 사정 없음에 모듈 적합.

우리는 절대적인 한계를 아직 도달했습니까? 그것을 대칭과 같은 분자의 특징을 보기 위하여 가능할 것입니까 생각합니까?

, MINFLUX는 nanoscopy, 형광의 최신판 실제로 분자 가늠자 (~1 nm) 공간적 해상도를 달성했습니다. 이것은 형광 현미경 검사법에서 궁극적인 해결책 한계가 보일 유생분자를 위한 프록시로 작동하는 형광성 꼬리표 그들자신에 의해 궁극적으로 주어지기 때문에, 궁극적인 한계입니다.

그렇습니다, 나는 사람이 완전히 다른 적용 영역일 관련 기술, 그러나 보아야 한다고 상상해서 좋습니다, 와 STED를 사용하여 분자 대칭을.

아직도 극복될 필요가 있는 주요 도전은 무엇입니까?

MINFLUX가 궁극적인 한계를 달성했다는 것을 주어, 나는 화상 진찰 속도를 증가시키는 그것을, i.e 극소화합니다 고해상을 가진 분자를 해결하는 시간을 일 것입니다 중요한 연구 돌격 믿습니다.

그밖 양상은 향상한 레테르를 붙이는 기술을 위한 견본 겸용성 그리고 탐구일 것입니다. 레이블은 필요가 있어 작을 최소로 방해하 일. 진전의 제비는 이 분야에서 보였습니다, 그러나 명확하게 추가 일될 필요가 있습니다.

어떻게 화상 진찰 속도를 향상될 수 있습니까 생각합니까?

몇몇 방출한 광양자가 동일 해결책을 MINFLUX와 같은 달성할 것을 요구하는 개념은, 말합니다 < 30의 탐지 사건을 최대 검출한 형광 광양자의 최소 수를 가진 i.e 확실한 분자 (1 nm) 해결책을 달성하기 위하여 더 낙관될 수 있습니다. 형광 광양자의 그 같은 효과적인 사용은 nanoscale 화상 진찰을 거대하게 가속화할 것입니다.

무슨 충격이라고 신경과학에 최고 해결책 현미경 검사법을 가지고 있을 것입니까 생각합니까?

다만 최소 내습을 분자 가늠자 해결책을 제공하는 현미경을 상상하십시오. 나는 그런 공구의 충격이 거대할 것이라고 생각합니다. 예를 들면, 우리는 또한 완전히 단백질의 배급을 시냅스에 해결하고 활동에 있는 관련된 분자의 많은 것을 볼 수 있어야 합니다.

독자는 어디에서 추가 정보를 찾아낼 수 있습니까?

형광 nanoscopy 응용의 최근 검토는 S.Sahl, S.W. Hell, Nat 목사 Mol Cell Bio (2017년)에 있는 S. Jakobs에 의하여 입니다.

nanoscopy 노벨 나의 강의에서 형광의 근본 원리에 관하여 정보는 (superresolution) 기술됩니다: "집중된 빛 (노벨 강의)를 가진 Nanoscopy" Angew. Chem. Int. Ed. 54, 8054-8066 (2015년)

박사에 관하여 Stefan W. Hell

Stefan W. Hell은 원방 광학적인 nanoscopy, 일컬어 최고 해결책 현미경 검사법에 있는 그의 개척 연구를 위해 인식된 물리학자입니다.

하이델베르크 (1990년에 PhD)와 유럽 분자 생물학 실험실에 박사학위 취득 후 일, 나락에 있는 연구 결과가 Turku, 핀란드 (1994년)에 있는 연구 친교에 STED 현미경 검사법의 원리를 동안 계획할 후에.

모든 실제적인 회절 무제한 최고 해결책 형광 현미경 검사법 개념이 일시적으로 비 신호 국가에서 그(것)들의 부분 집합을 준비해서 subdiffraction 길이 가늠자에 식별 분자의 근본적인 아이디어에 의하여, 즉, 현재까지 밑에 있습니다.

이 공적을 위해, 나락은 수많은 포상을 수신했습니다. 2014년에 그는 Nanoscience에 있는 Kavli 상품 및 화학에 있는 노벨상을 공유했습니다. 나락은 Göttingen에 있는 생물 물리학 화학을 위한 Planck 최대 학회 그리고 두 하이델베르크에 있는 의료 연구를 위한 Planck 최대 학회에 디렉터입니다 (독일).