電子顕微鏡画像に色を付けることは、難しい問題です。 電子顕微鏡で撮像されたものは可視光の波長よりも小さいため、そのスケールでは色は存在しないと考えることができます。 しかし、それは科学者がそれを試みること、または少なくともそれに近似する技術を開発することを止めていません。
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カリフォルニア大学サンディエゴ校の科学者によるCellの記事に記載されている最新のものは、細胞内の構造と機能をよりよく理解するのに役立つ可能性のある生物学的構造に人工色を付けています。 彼らはこの方法を有機材料に最初に使用し、最大3色を一致させ、一例ではゴルジ領域を緑色に、原形質膜を赤色にしています。
「従来の電子顕微鏡検査に多くの追加情報を追加します」とこの論文の筆頭著者であるStephen Adamsは述べています。 「私たちは、それが人々が本当に望むあらゆる分子のこの非常に高解像度のマッピングに使用する一般的な技術になることを願っています。」
このような技術により画像の解像度が向上するため、科学者は細胞自体を覗き込んで、細胞内の体をより詳細に特定することができます。 ノースウェスタン大学の細胞および分子生物学の准教授であるブライアンミッチェルは、従来の光ベースの顕微鏡では、顕微鏡が使用する光の波長（約250ナノメートル）よりも小さいものを撮像することは不可能だと説明しています。 「それは非常に大きな領域です。だから、あなたが見つけたこの本当に重要なタンパク質が膜の内側または膜の外側にあると言おうとしているなら、それができないときと言うのは本当に難しいですその250 nmの解像度を下回ります」と彼は言います。
一方、電子顕微鏡で生成された白黒画像にも同様の問題があります。スコープが提供する解像度は優れていますが、グレースケールで異なる細胞構造を区別するのは難しい場合があります。
Adamsと会社が使用した手法は、光を対象物から反射する光学顕微鏡法と、電子を対象物から反射する電子顕微鏡法の組み合わせです。 まず、光学顕微鏡で生成された画像を使用して、強調表示する構造を特定します。 彼らは少量の希土類金属を導入し、それを構造に重ねます。 それから彼らはそれを電子顕微鏡にかけます。
顕微鏡が組織に電子を発射すると、一部は直進し、他は厚いまたは重い材料にぶつかり、X線のように跳ね返ります。 いくつかは希土類金属に衝突し、そこで電子を移動させて、飛び出します。 使用される特定の金属に特有のわずかなエネルギーが伴い、これが彼らの顕微鏡が測定しているものです。 この手法は、電子エネルギー損失分光法と呼ばれます。
アダムズは、ゴルジ複合体のような細胞構造、細胞膜上のタンパク質、さらに脳のシナプスのタンパク質さえも画像化しました。 「多くの生物学的実験では、これらのタンパク質がどこにあるのか、この特定の分子が細胞内のどこにあるのか、そして何をしているのかを非常に高い倍率で確認すると便利です」と彼は言います。 「多くの場合、関数が何であるかがわかります。」
これは単なるアカデミックではありません、ミッチェルは指摘します。 細胞内で何が起こっているかを知ることは、病気の診断と治療に役立ちます。
「たとえば、細胞の下部構造に局在するタンパク質がある場合、その病気の状況では、タンパク質は本来あるべき場所に行きません」とミッチェルは言います。 「タンパク質の局在化を見ると、「ねえ、このタンパク質は想定されたところに行っていない。それがおそらく、細胞が想定された方法で機能していない理由のメカニズムであり、この病気の根底にある可能性がある」それがすることをします。」
Cellの記事は、電子顕微鏡からカラー画像を提供する唯一の試みではありません。 もう1つは相関光電子顕微鏡法です。これは、光学顕微鏡画像内の細胞構造に蛍光分子をタグ付けして位置を特定し、電子顕微鏡を使用して画像化し、2つの画像を重ね合わせます。 もう1つは免疫金標識で、これは金粒子を抗体に結合し、金の密度のために電子顕微鏡画像に現れます。 しかし、それぞれに固有の問題があります。前者は、異なる顕微鏡からの2つの異なる画像を必要とし、精度を低下させます。 後者は不明瞭な染色を与える可能性があります。
この論文は、8月に亡くなったノーベル賞を受賞した化学者であるロジャー・ツィエンの名前を冠した最後のものでした。 Tsienは、クラゲの蛍光タンパク質を使用して細胞構造を照らすことで最もよく知られていました。
「[この論文]は15年近くの仕事の集大成でした。彼が残したもう1つの遺産だと思います」とアダムズは言います。 「それは、電子顕微鏡とその有用性を改善する新しいアイデアと新しい方法につながることを期待しています。」
