Mikroskop Revolusioner Mengungkap Detail Seluler yang Belum Pernah Ada Sebelumnya dalam Waktu Nyata
- Para ilmuwan mengembangkan mikroskop baru yang dapat menggambarkan dinamika subseluler pada organisme multiseluler.
- Untuk melakukan hal ini, mereka menggabungkan Lattice light-sheet microscopy dan teknik optik Adaptif.
- Mereka dapat mengamati perilaku organel saat mereka membentuk dirinya di dalam sel, secara real time.
Pada tahun 1665, Robert Hooke menggunakan mikroskop untuk melihat sepotong kecil gabus dan menemukan balok-balok kecil, yang disebutnya ‘sel’. Sejak itu, banyak upaya telah dilakukan oleh banyak pemikir inovatif untuk memberikan pandangan yang lebih baik tentang landasan kehidupan ini.
Kini para peneliti di Harvard Medical School dan Howard Hughes Medical Institute telah mengembangkan mikroskop canggih yang dapat menangkap detail luar biasa, termasuk gambar dan video 3D sel hidup.
Resolusi mikroskop mampu menggambarkan dinamika subseluler pada organisme multiseluler, seperti dinamika vesikel (gelembung mikroskopis) yang mengangkut muatan molekul melalui sel.
Tantangan
Selama lebih dari 3 abad, para peneliti telah menggunakan mikroskop untuk mengamati sel. Sejauh ini, visualisasi terbaik diperoleh dari sel yang diisolasi pada slide kaca. Namun, mengamati sel dalam organisme multiseluler secara real-time masih merupakan tugas yang jauh lebih kompleks.
Seringkali, sel target dikelilingi oleh struktur molekul atau jaringan yang mengganggu berkas cahaya yang masuk dari dan kembali ke objektif mikroskop, sehingga mengaburkan detail penting. Penggunaan sinar yang kuat bukanlah solusi yang tepat karena dapat merusak/mendistorsi sebagian jaringan dan struktur molekul lainnya.
Jadi Bagaimana Mereka Melakukannya?
Untuk mengatasi masalah tersebut, peneliti menggabungkan 2 teknik –
- Mikroskopi lembaran cahaya kisi yang meningkatkan kecepatan perolehan gambar sekaligus mengurangi kerusakan sel yang disebabkan oleh fototoksisitas.
- Optik adaptif yang mengurangi distorsi muka gelombang yang masuk dengan secara aktif membentuk cermin. Umumnya digunakan dalam teleskop astronomi.
Dalam mikroskop lembaran cahaya kisi, lembaran cahaya terstruktur digunakan untuk merangsang fluoresensi pada bidang berturut-turut spesimen. Ini menghasilkan rangkaian gambar 3D yang memberikan wawasan tentang proses biologis dinamis.
Sedangkan optik adaptif berfungsi dengan menganalisis distorsi muka gelombang dan mengkompensasinya dengan instrumen yang memperbaiki kesalahan tersebut seperti susunan kristal cair atau cermin yang dapat diubah bentuknya.
Skema mikroskop sederhana | Atas izin peneliti
Mereka menerapkan prinsip-prinsip ini di bidang mikroskop dengan bantuan laser dua foton yang menghasilkan pengaturan optik adaptif. Saat lembaran cahaya kisi menembus organisme multiseluler, pengaturan ini mempertahankan pencahayaan tipis pada lembaran tersebut, sehingga menghasilkan gambar sel target yang bebas distorsi.
Referensi:ScienceMag | doi:10.1126/science.aaq1392 | Universitas Harvard
Kemudian mereka memvalidasi mikroskop ini pada berbagai sampel biologis, dan mengembangkan alat penting yang memvisualisasikan informasi dengan cara yang efektif. Ini mencakup video 3D yang sepenuhnya interaktif.
Hasil
Sel kanker | Kredit:Rick Groleau dan Kevin Jiang
Seperti yang sudah Anda duga sekarang, hasilnya sangat mengesankan. Anda dapat melihat pada gambar, sel kanker [ditampilkan dalam warna hijau] yang menerobos dinding pembuluh darah [ungu] terlihat jelas. Gambar di bawah menunjukkan sel mata ikan zebra dalam 3D.
Sel Mata Ikan Zebra | Kredit: Liu dkk
Para peneliti dapat memvisualisasikan (secara real-time) perilaku organel saat mereka membentuk dirinya di dalam sel. Faktanya, mereka menangkap detail hampir molekuler dari endositosis yang dimediasi reseptor – sebuah proses di mana sel menyerap hormon, metabolit, dan protein lainnya.
Apa Selanjutnya?
Baca:Mikroskop Elektron Transmisi Kini Dapat Melihat Nanopartikel Dalam 4D
Para peneliti kini berupaya membuat teknologi ini sederhana dan lebih murah. Sistem saat ini muat dalam meja sepanjang 3 meter. Versi berikutnya akan kompak dan terjangkau. Selanjutnya mikroskop pertama akan dipasang di Kampus Penelitian Janelia, sehingga ilmuwan lain dapat menggunakannya.
