अच्छी खबर: सस्ते माइक्रोस्कोप से भी मिल सकती हैं सुपर-रिजॉल्यूशन वाली तस्वीरें
जर्मनी के गोटिंगेन में यूनिवर्सिटी मेडिकल सेंटर में नैनोलॉजिस्ट अली शैब और सिल्वियो रिज़ोली की टीम ने साधारण प्रकाश माइक्रोस्कोपी के लिए एक विधि विकसित की है - वन माइक्रोस्कोप तकनीक - जो व्यक्तिगत प्रोटीन और पहले कभी न देखी गई कोशिका संरचनाओं की छवियों को उस स्तर के विवरण में रिकॉर्ड करती है जो कई मिलियन डॉलर के "सुपर-रिज़ॉल्यूशन" माइक्रोस्कोप से भी अधिक है। कई मिलियन डॉलर के "सुपर-रिज़ॉल्यूशन" माइक्रोस्कोप। निष्कर्ष प्रीप्रिंट वेबसाइट bioRxiv पर प्रकाशित किए गए थे।
"माइक्रोस्कोपी प्रौद्योगिकी में लोकतंत्र का कुछ रूप होना चाहिए।" रिज़ोली बताते हैं कि नई प्रौद्योगिकी का उच्च रिज़ॉल्यूशन कई लोगों के लिए लागू है, न कि कुछ समृद्ध प्रयोगशालाओं के लिए।
रिज़ोली ने कहा कि पारंपरिक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप की क्षमताएँ प्रकाशिकी के नियमों द्वारा सीमित हैं, जिसका अर्थ है कि 200 एनएम से छोटी वस्तुओं के अवलोकन धुंधले हैं, उन्होंने आगे कहा कि शोधकर्ताओं ने भौतिकी से परे सुपर-रिज़ॉल्यूशन विधियाँ विकसित की हैं जो इस सीमा को लगभग 10 एनएम तक कम कर सकती हैं। यह विधि, जिसने 2014 में रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार जीता था, प्रोटीन से जुड़े फ्लोरोसेंट अणुओं को ठीक से पहचानने के लिए ऑप्टिकल ट्रिक्स का उपयोग करती है।
2015 में, शोधकर्ताओं ने ऑप्टिकल सीमा को दरकिनार करने का एक और तरीका प्रस्तावित किया। अमेरिका में मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के एक न्यूरल इंजीनियर एडवर्ड बॉयडेन के नेतृत्व में शोधकर्ताओं की एक टीम ने दिखाया कि फुलाए जाने वाले ऊतक (नैपी में पाए जाने वाले एक शोषक यौगिक का उपयोग करके) सेलुलर वस्तुओं को एक दूसरे से दूर रख सकते हैं। इन्फ्लेशन माइक्रोस्कोपी के रूप में जानी जाने वाली इस तकनीक ने माइक्रोस्कोप रिज़ॉल्यूशन में एक क्वांटम छलांग लगाई है, जिससे लगभग 20nm की संरचनाओं को हल किया जा सकता है।
शैब और रिज़ोली की तकनीक दो तरीकों को मिलाकर सब-1एनएम रिज़ॉल्यूशन प्राप्त करती है। यह स्पष्टता व्यक्तिगत प्रोटीन के आकार को प्रकट करने के लिए पर्याप्त है, जिसे पहले आमतौर पर क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी जैसे अधिक महंगे संरचनात्मक जीव विज्ञान विधियों का उपयोग करके अधिक विस्तार से चित्रित किया जाता था।
विस्तार माइक्रोस्कोपी की सरलता इसके आकर्षण का एक हिस्सा है, और बॉयडेन का अनुमान है कि 1,000 से ज़्यादा प्रयोगशालाओं ने इस तकनीक को अपनाया है। नमूनों को रसायनों से उपचारित किया जाता है जो पॉलिमर पर प्रोटीन को स्थिर कर देते हैं, जो पानी डालने पर अपने मूल आकार से 1,000 गुना तक फूल जाता है, जिससे अणुओं को अलग किया जा सकता है। ONE माइक्रोस्कोपी तकनीक प्रोटीन को तोड़ने के लिए गर्मी या एंजाइम का भी उपयोग करती है, ताकि सूजन प्रक्रिया के दौरान अलग-अलग टुकड़े अलग-अलग दिशाओं में खिंचे जाएँ।
शोधकर्ताओं ने अपने तरीके का इस्तेमाल न्यूरोमोलिक्यूल, GABAA रिसेप्टर की तस्वीरें रिकॉर्ड करने के लिए किया है, जो प्रोटीन के हाई-रिज़ॉल्यूशन क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी और एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी मैप्स से काफ़ी मिलता-जुलता है। उन्होंने ओटोटॉक्सिन नामक प्रोटीन के एक बड़े हिस्से की रूपरेखा भी कैप्चर की है, जिसकी संरचना अभी तक निर्धारित नहीं की गई है, जो मस्तिष्क में ऑडियो सिग्नल संचारित करने में मदद करता है। आकार अल्फाफोल्ड डीप लर्निंग नेटवर्क द्वारा की गई संरचनात्मक भविष्यवाणियों के समान है।
हालांकि यह विधि क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के रिजोल्यूशन से मेल नहीं खा सकती है, जो कुछ मामलों में 0.2 एनएम से भी छोटे परमाणु-स्तर के विवरण को प्रकट कर सकती है, क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी तकनीकें छोटी और महंगी दोनों हैं, रिज़ोली ने कहा, इसके विपरीत, ONE माइक्रोस्कोपी लगभग किसी भी अणु की संरचना को समझने का एक त्वरित और आसान तरीका प्रदान कर सकती है।
रिज़ोली ने कहा कि इस प्रौद्योगिकी को विकसित करने की प्रेरणा का एक हिस्सा अत्याधुनिक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप की पहुंच का विस्तार करना था। वन माइक्रोस्कोप विधि इतनी सरल है कि इसे फ्लोरोसेंस माइक्रोस्कोप पर भी लागू किया जा सकता है, जो 1990 के दशक में अप्रचलित हो गया था।
काहिरा में जर्मन विश्वविद्यालय में फार्मास्यूटिकल टेक्नोलॉजिस्ट सलमा तम्माम इस गर्मी में इस तकनीक का अध्ययन करने के लिए एक पीएचडी छात्र को भेजने की योजना बना रही हैं। उनकी प्रयोगशाला इस बात का अध्ययन करती है कि नैनोकण कोशिकाओं में कैसे चलते हैं, और वे कणों और उनके वाहकों के विवरण देखना चाहते हैं। लेकिन निम्न और मध्यम आय वाले देशों के कई शोधकर्ताओं की तरह, उनके पास महंगे सुपर-रिज़ॉल्यूशन माइक्रोस्कोप तक पहुँच नहीं है।
जर्मनी में लीबनिज़ सेंटर फॉर मॉलिक्यूलर फ़ार्माकोलॉजी में सिनैप्स बायोलॉजिस्ट नोआ लिपस्टीन कहती हैं कि सुपर-रेज़ोल्यूशन माइक्रोस्कोपी के इस्तेमाल को बढ़ाना अच्छी तरह से वित्तपोषित संस्थानों के वैज्ञानिकों के लिए भी महत्वपूर्ण है। उन्होंने हाल ही में एक स्वतंत्र शोध समूह की स्थापना की और सिनैप्टिक विवरणों के अपने अध्ययन के लिए वन माइक्रोस्कोपी को लागू करने का विकल्प चुना।
