میکروسکوپی همبسته نوری و الکترونی چیست؟
میکروسکوپی همبسته نوری و الکترونی یا CLEM، روشی است که دادههای میکروسکوپ نوری، معمولاً میکروسکوپ فلورسانس، را با تصاویر میکروسکوپ الکترونی ترکیب میکند. هدف این روش آن است که هم موقعیت و عملکرد نواحی مهم نمونه دیده شود و هم ساختار بسیار ریز همان نواحی با وضوح بالا بررسی شود.
در یک سامانه یکپارچه CLEM، نمونه همزمان با پرتو الکترونی و مسیر نوری تصویربرداری میشود. در روشهای سنتی، نمونهها معمولاً با دو روش مجزای میکروسکوپی بررسی میشدند؛ گاهی در دو مرکز متفاوت و با روشهای آمادهسازی جداگانه. این تفاوتها میتوانست باعث تغییر نمونه در طول گردآوری دادهها شود.
به همین دلیل، سامانههای یکپارچه CLEM مزیت بزرگی دارند. این سامانهها کار را سریعتر و سادهتر میکنند و احتمال تغییرات ناخواسته در نمونه را کاهش میدهند. همچنین، همترازی و همپوشانی دو تصویر بهصورت خودکار انجام میشود و پژوهشگر میتواند دادههای نوری و الکترونی را با دقت بیشتری کنار هم تحلیل کند.
چرا CLEM در پژوهشهای زیستی اهمیت دارد؟
مزیت اصلی CLEM در ترکیب دو دیدگاه است: میکروسکوپ فلورسانس نواحی مهم یا فعال را برجسته میکند، و میکروسکوپ الکترونی جزئیات ساختاری همان ناحیه را تا مقیاس نانو آشکار میسازد. به بیان ساده، فلورسانس مسیر را نشان میدهد و میکروسکوپ الکترونی ساختار را با جزئیات بالا ثبت میکند.
این ویژگی CLEM را برای شاخههای گوناگون علوم زیستی ارزشمند کرده است؛ از علوم اعصاب و پژوهشهای بافتشناسی گرفته تا مطالعات پروتئینی و بررسی ساختارهای سلولی.
میکروسکوپ فلورسانس در CLEM
برای آمادهسازی نمونه جهت تصویربرداری با میکروسکوپ فلورسانس، از روشهای مختلفی استفاده میشود؛ از جمله فلوروفورها یا رنگهای فلورسنت، ایمونولیبلینگ و پروتئینهای فلورسنت کدگذاریشده ژنتیکی. با بهکارگیری نشانگرهای فلورسنت مختلف، میتوان چند ناحیه مورد توجه را در یک نمونه همزمان مشخص کرد.
برای نمونه، کومار و همکارانش اندازهگیریهای کشش مولکولی مبتنی بر FRET را با میکروسکوپی الکترونی کرایو ترکیب کردند تا رابطه نیروی وارد بر تالین را با سازماندهی اکتین بررسی کنند. تالین پروتئینی در کانون چسبندگی سلولی است و اینتگرینها را مستقیماً به اکتین پیوند میدهد.
نتایج این پژوهش نشان داد در نواحی با کشش بالای تالین، اکتین رشتهای بسیار منظمتر و خطیتر دیده میشود؛ اما در نواحی با کشش پایین، ساختار اکتین نظم کمتری دارد. این نوع تحلیل نشان میدهد CLEM چگونه میتواند ارتباط میان نیروهای مولکولی و سازمان ساختاری سلول را روشنتر کند.
میکروسکوپ الکترونی در CLEM
میکروسکوپ الکترونی برای بهدست آوردن اطلاعات ساختاری در مقیاس نانو به کار میرود. برخلاف میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی میتواند از حد پراش نور فراتر برود و جزئیاتی را نشان دهد که با نور مرئی قابل مشاهده نیستند.
دلیل این توانمندی آن است که طول موج الکترونهای شتابگرفته بسیار کوتاهتر از طول موج نور مرئی است. در نتیجه، CLEM به پژوهشگران اجازه میدهد هم محل دقیق پدیدههای زیستی را ببینند و هم ساختار زیربنایی آنها را با وضوح بسیار بالا بررسی کنند.