Repousser les limites de la microscopie à super-résolution : la microscopie à auto-alignement
La microscopie d'ultra-précision qui dépasse les limites du microscope à super-résolution lauréat du prix Nobel permettra aux scientifiques de mesurer directement les distances entre les molécules individuelles.
Des chercheurs médicaux de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud ont atteint une résolution sans précédent en microscopie monomoléculaire pour détecter les interactions entre molécules individuelles au sein de cellules intactes.
Le prix Nobel de chimie 2014 a été décerné pour le développement de la technologie de microscopie à fluorescence à super-résolution, qui a fourni aux microscopistes la première vue moléculaire de l'intérieur d'une cellule, une fonctionnalité qui offre de nouvelles vues moléculaires de systèmes et processus biologiques complexes.
Aujourd’hui, les limites de détection de la microscopie à molécule unique ont été repoussées une fois de plus et des détails ont été publiés dans le dernier numéro de Science Advances.
Il a été possible d'observer et de suivre des molécules individuelles avec des microscopes à ultra haute résolution, mais les interactions entre ces molécules se produisent à une échelle au moins quatre fois plus petite que celle résolue par les microscopes à molécule unique existants.
"La raison pour laquelle les microscopes à molécule unique ont généralement des précisions de localisation d'environ 20 à 30 nanomètres est généralement parce que le microscope se déplace lors de la détection de signaux. Cela conduit à une incertitude. En utilisant les instruments de super-résolution existants, nous ne pouvons pas déterminer si une protéine est liée à un autre parce que la distance qui les sépare est plus courte que l'incertitude de leurs positions.
Pour résoudre ce problème, l’équipe a construit une boucle de rétroaction automatisée à l’intérieur du microscope à molécule unique qui détecte et réaligne le chemin optique et l’étage miroir.
"Peu importe ce que vous faites avec ce microscope, il trouve essentiellement le chemin de retour avec une précision nanométrique. C'est un microscope intelligent. Il peut faire tout ce qu'un opérateur ou un ingénieur de service doit faire et il peut le faire 12 fois par seconde. " » a déclaré le professeur Goss.
Mesurer la distance entre les protéines
Grâce à la conception et à la méthodologie décrites dans cet article, l’équipe UNSW a conçu un système de rétroaction compatible avec les microscopes existants et offrant une flexibilité maximale pour la préparation des échantillons.
"Il s'agit d'une solution très simple et élégante à un problème d'imagerie majeur. Nous venons de construire un microscope à l'intérieur d'un microscope et nous n'avons fait qu'aligner le microscope principal. La simplicité et le côté pratique de la solution que nous avons trouvée constituent sa véritable force. Il est facile de cloner le système et adopter rapidement de nouvelles technologies. » » a déclaré le professeur Goss.
Pour démontrer l’utilité de son microscope monomoléculaire à rétroaction ultra-précise, les chercheurs l’ont utilisé pour effectuer des mesures directes de distance entre les protéines de signalisation dans les cellules T. Une hypothèse courante en immunologie cellulaire est que ces cellules immunitaires restent au repos lorsque le récepteur des lymphocytes T est proche d’une autre molécule qui agit comme un frein.
Leur microscopie de haute précision a pu montrer que les deux molécules de signalisation étaient en fait davantage séparées l'une de l'autre dans les cellules T activées, relâchant le frein et activant la signalisation des récepteurs des cellules T.
Le professeur Goss a déclaré : « Les techniques de microscopie conventionnelles ne seraient pas en mesure de mesurer avec précision un changement aussi minime car la distance entre ces molécules de signalisation dans les cellules T au repos et activées ne diffère que de 4-7 nanomètres. »
"Cela montre également à quel point ces mécanismes de signalisation sont sensibles à l'isolement spatial. Pour identifier de tels processus de régulation, nous devons effectuer des mesures de distance précises, ce que permet ce microscope. Ces résultats illustrent que la technologie est en cours de découverte et ne peut être fabriquée dans aucun pays. d'une autre manière."
