Helt fremme i førerfeltet med Nobelpris-mikroskop

Forskere over hele verden er begyndt at få øjnene op for de mange uanede muligheder, superopløsningsmikroskopi giver. Allerede i begyndelsen af 2012 anskaffede Center for Advanced Bioimaging (CAB) på Københavns Universitet dette epokegørende instrument, og centrets proaktive investering og mange timer foran det avancerede udstyr har ført til spændende opdagelser og publikationer.

Utænkeligt få år tilbage

Centerleder på CAB, professor Alexander Schulz er en af initiativtagerne til anskaffelsen af superopløsningsmikroskopet. Han er også en af dets mest erfarne brugere og fortæller:

 “Med superopløsningsmikroskopet overskrider vi så at sige grænsen for det mulige. Vi er i stand til at afdække hidtil ukendte strukturer i celler, og vi har set, hvordan enkelte proteiner interagerer med hinanden. Alt sammen noget der var utænkeligt selv for ganske få år siden.”

Det er en tidskrævende proces at erhverve et avanceret mikroskop, få det installeret korrekt og at lære at bruge det. Glædeligvis forløb etableringsfasen ved CAB godt, og allerede for mere end to år siden kunne de dedikerede forskere begynde at bruge det til at afdække skjulte hemmeligheder inden i celler fra både mennesker og planter.

Fra mikroskopi til nanoskopi

Ind til for nylig troede videnskaben, at der findes en naturgiven grænse for, hvor høje opløsninger mikroskoper kan have. Man mente således, det ville være fysisk umuligt at fremstille optiske mikroskoper, der kunne skelne afstande på mindre end 200 nanometer.

Dette års nobelpristagere i kemi fik prisen for at opfinde nogle matematiske og kemiske tricks, der ”snyder” denne naturlov. Med superopløsningmikroskopi er det blevet muligt at skelne ting ned til 20-30 nanometer, hvilket er intet mindre end en tidobbelt forbedring af, hvad man mente var muligt. Mikroskopi er hermed blevet til nanoskopi.

Det er ikke nogen let opgave at bruge et superopløsningsmikroskop. For det første skal man kende apparatet indgående og kende til alt det, der eventuelt kan gå galt. Det er vigtigt at vide, om de ting, man observerer, virkelig er, hvad man tror, ​​de er - og for eksempel ikke nogle bitte små støvkorn på en linse. For det andet er det afgørende at forstå, hvordan man skal fortolke resultaterne, og her spiller avancerede matematiske og statistiske beregninger en stor rolle. Og ikke mindst skal man være velbevandret i den underliggende cellebiologi før billederne giver mening og kan tolkes korrekt.

Detaljer inde i cellernes kerner

Iwona Ziomkiewicz er ph.d.-studerende på tredje år ved CAB. Hun har tilbragt mange timer foran superopløsningsmikroskopet, hvor hun forsker i en særlig type celler, de såkaldte sirør, der flytter sukker rundt i planter.

Iwona Ziomkiewicz er dybt fascineret af de muligheder, man har med superopløsningsmikroskopi, og hun glemmer helt tiden, når hun sidder fordybet over de små objekter i timevis. Hun er dog udmærket klar over, at hun ikke kan bruge det til alt.

“Du kan ikke bruge superopløsningsmikroskopet, hvis du ønsker at se på en hel celle. Du er nødt til at vide, hvad du vil zoome ind på. For eksempel kan du bruge det til at se ind i cellekernen for at finde ud af, hvorhenne på DNAet en bestemt gen er placeret. Du er nødt til at vide præcis, hvad du ønsker at finde, ellers har du ingen chance at se det,” forklarer Iwona Ziomkiewicz.

Publikationer

Alexander Schulz, Iwona Ziomkiewicz, Johanens Liesche og andre CAB-forskere har allerede udgivet videnskabelige artikler baseret på observationer i centrets superopløsningsmikroskop og flere er på vej. Her ses en liste over de  publikationer, der er udgivet til dags dato: 

Liesche J, Ziomkiewicz I, Schulz A (2013) Super-resolution imaging with Pontamine Fast Scarlet 4BS enables direct visualization of cellulose orientation and cell connection architecture in onion epidermis cells. BMC Plant Biology 13: 226

Linnik O, Liesche J, Tilsner J, Oparka KJ (2013) Unraveling the structure of viral replication complexes at super-resolution. Frontiers in plant science 4: 6-6

Bjerregard B, Ziomkiewicz I, Schulz A, Larsson LI (2014) Syncytin-1 in differentiating human myoblasts: relationship to caveolin-3 and myogenin. Cell Tissue Res 357:355-62

Walter AM, Kurps J, de Wit H, Schöning S, Toft‐Bertelsen TL, Lauks J, Ziomkiewicz I, Weiss AN, Schulz A, Fischer von Mollard G, Verhage M, Sørensen JB (2014) The SNARE protein vti1a functions in dense‐core vesicle biogenesis. Embo Journal 33: 1681-1697