Elektron mikroskopları, özellikle biyoloji ve tıp alanında son yılların en önemli araştırma araçlarından biri hâline gelmiş durumda. Hücrelerin iç yapısını, proteinleri ve molekülleri atom seviyesine yakın detaylarla inceleyebilen bu sistemler, başta kanser ve nörolojik hastalıklar olmak üzere pek çok hastalığın daha iyi anlaşılmasını sağlıyor. Özellikle son dönemde öne çıkan kriyo-elektron mikroskobu (cryo-EM) teknolojisi, örnekleri dondurarak doğal yapılarını bozmadan görüntüleyebilmesi sayesinde bilim dünyasında büyük bir dönüşüm yarattı. Ancak mevcut cryo-EM sistemleri bile hâlâ belirli sınırlarla karşı karşıya. Özellikle küçük proteinleri ya da düşük kaliteli örnekleri görüntülemek, bugünün en gelişmiş sistemleri için bile oldukça zorlayıcı olabiliyor. ABD’de geliştirilen yeni bir teknoloji ise bu sorunu önemli ölçüde çözecek gibi görünüyor. ABD’deki Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı) ve Berkeley Üniversitesi (UC Berkeley) araştırmacıları tarafından geliştirilen yeni sistem, elektron mikroskoplarının performansını ciddi ölçüde artırıyor. Araştırmacılar, faz kontrast tekniğini kriyo-elektron mikroskoplarına uyarlayarakmevcut sistemlerin görmekte zorlandığı moleküllerin çok daha net görüntülenmesini sağladı. Bu yeni cryo-EM sistemlerinin, klasik ışık mikroskoplarına kıyasla yaklaşık 10 bin kat daha yüksek büyütme kapasitesine sahip olduğu belirtiliyor.
Araştırmacılar tarafından geliştirilen sistemin merkezinde, lazer tabanlı özel bir “faz plakası” yer alıyor. Bu faz plakası, elektronların örnekten geçerken taşıdığı bilgiyi daha verimli şekilde kullanarak görüntü kontrastını ciddi ölçüde artırıyor. Böylece özellikle küçük moleküller ya da zayıf sinyal veren biyolojik yapılar çok daha net biçimde görüntülenebiliyor. Araştırmacılar, bugün kullanılan ileri seviye cryo-EM sistemlerinin bile bu tür örneklerde yeterince başarılı olamadığını söylüyor.
Yeni teknoloji, Thermo Fisher Scientific ile birlikte geliştirilen özel bir mikroskop sistemiyle birlikte çalışıyor. “Theia” adı verilen bu sistem, lazer faz plakasının ürettiği ultra parlak ışını en verimli şekilde kullanabilmek için özel olarak tasarlanmış. Araştırmacılara göre ortaya çıkan görüntüler yalnızca daha net değil; aynı zamanda moleküllerin atomik modellerinin çok daha doğru şekilde oluşturulmasına da olanak tanıyor. Çünkü yapı çözümleme yazılımları, daha temiz veriyle çalışabildiği için proteinlerin üç boyutlu yapısını daha hassas şekilde yeniden inşa edebiliyor.
Araştırmacılar Şimdi Bu Teknolojiyle Bir Kriyo-elektron Tomogrofisi Geliştiriyiror
Araştırmacılar şimdi bu sistemi yalnızca tekil molekül analizleri için değil, kriyo-elektron tomogrofisi (cryo-ET) adı verilen daha gelişmiş bir görüntüleme yöntemi için de kullanmayı hedefliyor. Cryo-ET, hastanelerde kullanılan bilgisayarlı tomografi (CT) sistemlerine benzer şekilde çalışıyor. Molekül veya hücresel yapı farklı açılardan görüntüleniyor ve daha sonra bu görüntüler birleştirilerek üç boyutlu bir model oluşturuluyor. Cryo-ET’nin en önemli avantajı ise molekülleri hücre içindeki doğal ortamlarında inceleyebilmesi. Standart cryo-EM yöntemlerinde moleküller genellikle izole şekilde analiz edilirken, cryo-ET hücresel süreçlerin doğrudan canlı sistem içindeki organizasyonunu inceleme imkânı sunuyor. Araştırmacılar, yeni lazer destekli sistemin cryo-ET ile birleştirilmesi hâlinde biyoloji ve hastalık araştırmalarında çok daha detaylı analizlerin önünü açabileceğine inanıyor.
