En extra detektor på ett elektronmikroskop kan hjälpa till att avgöra vilka molekyler som finns i vilka delar av en cell. Detta är vad forskare vid UMCG och Delft University of Technology rapporterar i en artikel som publicerades idag i tidskriften Vetenskapliga rapporter . "Denna detektor gör det möjligt för oss att tilldela en färg till molekyler i en cell, säger Ben Giepmans, lagledaren från Groningen. "Flerfärgade elektronmikroskop är ett nytt tillskott till medicinsk forskning, och de kan generera intressanta resultat."

Elektronmikroskop kan zooma in i detalj, vilket gör de minsta strukturerna i en cell synliga. De är därför mycket mer exakta än optiska mikroskop, som har funnits mycket längre. "Men ett elektronmikroskop visar alltid bilder i gråskalor, ", förklarar Giepmans. "Vi har nu visat att man kan introducera färg med den här detektorn. Du kan jämföra det med Google Earth – satellitbilder ger ett bra intryck av hur en liten del av jorden ser ut, men om du färgar vägarna och städerna, det är mycket enklare att hitta sin riktning. Liknande, om du färgar molekyler, du gör det lättare att se vilka biologiska strukturer du tittar på."

Identifierande element

Forskarna använde en detektor som utvecklats för materialvetenskap. Delfts teamledare Jacob Hoogenboom säger, "Vi köpte detektorn för att studera extremt små strukturer för halvledarindustrin. Vi arbetade redan med UMCG på andra projekt. De hade använt jämförbara tekniker för att färga biologiska prover, men detta gav bara två färger. Så vi tänkte att vi skulle studera dem med den här detektorn, Detektorn kan identifiera varje separat byggsten av molekyler, inklusive kväve, fosfor, svavel, järn och andra metaller. Giepmans säger, "DNA innehåller mycket fosfor, till exempel. Om vi ​​kartlägger fosforn i en cell och tilldelar den en färg, vi kan se var DNA finns."

Ansökan

Forskarna tillämpade tekniken på sitt eget forskningsfält, diabetes typ 1. "Vi tittade på cellerna i bukspottkörteln hos en råtta som var känslig för typ 1-diabetes. Vi kunde tydligt identifiera de olika cellerna i bukspottkörteln. Insulinproducerande celler fick färg av svavlet, eftersom insulin innehåller mycket svavel, medan celler som producerar glukagon fick en annan färg, eftersom det hormonet innehåller andra element."

Vävnad identifierades i Groningen och skickades till Delft, där den nya detektorn användes för att analysera vissa regioner. Detta ledde till överraskande iakttagelser. "I denna råtta, vi kunde se ämnen i delar av bukspottkörteln där de vanligtvis inte finns, " förklarar Giepmans. UMCG har nu sin egen "färg EM" detektor, och Giepmans får redan cellmaterial från hemlandet och utomlands så att han kan testa den nya tekniken.

Forskarna är inte de första som färgar element med hjälp av ett elektronmikroskop. "I en tidigare studie, de kunde bara färga två ämnen. Vi kan nu mäta och färglägga många olika element samtidigt. Jag visste att det måste vara möjligt. Jag drömde om det länge, men det kom igång först när vi började arbeta med Delft och använde deras detektor på vår vävnad." Tvärvetenskapligt samarbete ledde till konkreta resultat. "Det som kanske är bäst med den här tekniken är att den är prisvärd. Det är verkligen ett nytt mikroskopiverktyg som vi redan använder för många forskargrupper."

För bilder från färgelektronmikroskopet, se:nanotomy.org.