Stimulated Emission Depletion (STED) mikroskopi
STED-mikroskopi är en avbildningsteknik med superupplösning som använder en kombination av två laserstrålar för att exakt kontrollera exciteringen och emissionen av fluorescerande molekyler, vilket möjliggör visualisering av strukturer med en upplösning långt över diffraktionsgränsen för konventionell mikroskopi. Den första laserstrålen, kallad excitationsstrålen, används för att excitera de fluorescerande molekylerna i en specifik region av provet. Den andra laserstrålen, som kallas utarmningsstrålen, appliceras sedan för att avaktivera fluorescensen hos de exciterade molekylerna i en munkformad region som omger excitationsfläcken, vilket effektivt skapar ett "hål" i nanoskala av icke-fluorescens. Genom att skanna excitations- och utarmningsstrålarna över provet kan en högupplöst bild av de fluorescerande molekylerna erhållas.
Fotoaktiverad lokaliseringsmikroskopi (PALM)
PALM är en annan avbildningsteknik med superupplösning som involverar den exakta lokaliseringen av enskilda fluorescerande molekyler i ett prov. I PALM är en population av fotoväxlingsbara fluorescerande molekyler sparsamt märkta till provet, och sedan aktiveras enskilda molekyler stokastiskt och avbildas. Genom att upprepa denna process många gånger och samla in ett stort antal bilder kan positionerna för enskilda molekyler bestämmas med nanometerprecision. Detta möjliggör rekonstruktion av högupplösta bilder av de märkta molekylerna i provet.
Belysa mörka celler, avslöja liv och död
Betzigs innovativa mikroskopitekniker har haft en betydande inverkan inom olika vetenskapsområden, särskilt inom cellbiologi och neurovetenskap. Genom att möjliggöra visualisering av cellstrukturer på molekylär nivå har STED- och PALM-mikroskopi gett nya insikter om livets mekanismer och har hjälpt forskare att förstå olika sjukdomar på cellnivå.
Till exempel, inom området neurovetenskap, har STED- och PALM-mikroskopi gjort det möjligt för forskare att visualisera den invecklade strukturen hos neuroner och synapser, vilket avslöjar de molekylära mekanismerna för neuronal kommunikation och synaptisk plasticitet. Inom cellbiologi har dessa tekniker gjort det möjligt för forskare att studera dynamiken i cellulära processer, såsom proteinhandel, membranombyggnad och celldelning, med oöverträffade detaljer.
STED- och PALM-mikroskopi har dessutom haft en djupgående inverkan på förståelsen av sjukdomar på cellnivå. Till exempel har dessa tekniker använts för att studera den molekylära grunden för neurodegenerativa sjukdomar, såsom Alzheimers sjukdom och Parkinsons sjukdom, vilket ger nya insikter om sjukdomsmekanismerna och potentiella terapeutiska mål. Inom cancerforskning har STED- och PALM-mikroskopi gjort det möjligt för forskare att visualisera de cellulära förändringar som är förknippade med cancerutveckling, inklusive förändringar i cellulär arkitektur, proteinuttryck och signalvägar.
Genom att belysa mörka celler och avslöja liv och död på molekylär nivå, har Betzigs Nobelprisbelönta mikroskopitekniker förändrat området för vetenskaplig forskning och har ett enormt löfte om att främja vår förståelse av människors hälsa, sjukdomsmekanismer och framtida terapeutiska interventioner.
