Network fixation expansion microscopy
यह शोध पत्र नेटवर्क फिक्सेशन एक्सपेंशन माइक्रोस्कोपी (nfExM) प्रस्तुत करता है, जो प्रोटीन संगठन को संरक्षित करने और समदैशिक विस्तार (isotropic expansion) प्राप्त करने के बीच के तनाव को सीधे एक तीव्र, निम्न-तापमान वाली रासायनिक प्रक्रिया के माध्यम से प्रोटीनों को हाइड्रोजेल नेटवर्क से जोड़कर हल करता है, जिससे उत्कृष्ट एपिटोप प्रतिधारण (epitope retention) और नैनोस्केल संरचनात्मक संरक्षण सक्षम होता है।
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जीवन की सूक्ष्म मशीनरी को देखने के लिए, वैज्ञानिकों को अक्सर चीजों को बड़ा करने की आवश्यकता होती है। एक मानक सूक्ष्मदर्शी (माइक्रोस्कोप) कोशिकाओं को प्रकट कर सकता है, लेकिन जो प्रोटीन उन्हें बनाते हैं, वे अक्सर स्पष्ट रूप से देखने के लिए बहुत छोटे होते हैं, जो प्रकाश के धुंधलेपन में छिपे रहते हैं। एक्सपेंशन माइक्रोस्कोपी एक चतुर समाधान प्रदान करती है: एक अधिक शक्तिशाली लेंस बनाने के बजाय, शोधकर्ता स्वयं नमूने (स्पेकमेन) को भौतिक रूप से फैलाते हैं। वे एक नमूने को एक विशेष जेल में समाहित करते हैं, और फिर उस जेल को फुलाने के लिए पानी मिलाते हैं। जैसे ही जेल फैलता है, यह प्रोटीनों को एक-दूसरे से दूर खींचता है, जिससे वे साधारण सूक्ष्मदर्शी द्वारा देखे जाने योग्य दूरी पर आ जाते हैं। इस तकनीक ने जीव विज्ञानियों के नैनोस्केल दुनिया को देखने के तरीके में क्रांति ला दी है। हालाँकि, यह प्रक्रिया हमेशा एक कठिन विरोधाभास का सामना करती रही है। नमूने को बिना फटे खींचे बिना फैलाने के लिए, प्रोटीनों को शुरुआत में मजबूती से अपनी जगह पर लॉक किया जाना चाहिए। फिर भी, उन्हें प्रभावी ढंग से फैलाने के लिए, उन्हीं प्रोटीनों का इतना ढीला होना आवश्यक है कि वे बाद में अलग हो सकें। पारंपरिक तरीके इस संतुलन को बनाने में संघर्ष करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप अक्सर नमूने टूट जाते हैं या विस्तार के दौरान अपनी नाजुक संरचना खो देते हैं।
मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस समस्या को हल करने के लिए एक नया दृष्टिकोण विकसित किया है, जिसे 'नेटवर्क फिक्सेशन एक्सपेंशन माइक्रोस्कोपी' कहा जाता है। प्रोटीनों को पहले एक-दूसरे से लॉक करने और फिर बाद में उनके अलग होने की उम्मीद करने के बजाय, यह नई विधि प्रोटीनों को सीधे खिंचाव वाले जेल से ही जोड़ देती है। शोधकर्ताओं ने जीवित कोशिकाओं को 'एक्रोलिन' नामक रसायन से उपचारित करके और नमूने को शून्य से बीस डिग्री सेल्सियस (-20°C) के हिमांक तापमान पर रखकर यह उपलब्धि हासिल की। यह ठंडा वातावरण कोशिका को नष्ट होने से रोकता है जबकि रसायन तेजी से प्रोटीनों को छोटे 'हैंडल्स' (पकड़ने वाले हिस्से) से सुसज्जित कर देता है। इसके तुरंत बाद, जेल बनाने वाले ब्लॉकों का एक तरल मिश्रण मिलाया जाता है, जो इस ठंडे तापमान पर भी तरल ही रहता है। जब नमूने पर एक विशिष्ट प्रकार की पराबैंगनी (यूवी) रोशनी डाली जाती है, तो ये ब्लॉक तुरंत आपस में जुड़ जाते हैं, जिससे एक ठोस जेल बनता है जो पहले से ही प्रोटीनों को अपनी जगह पर थामे रहता है। जीवित कोशिका से लेकर एक ठोस, विस्तार-तैयार जेल तक की पूरी प्रक्रिया में केवल लगभग पंद्रह मिनट लगते हैं।
परिणाम दर्शाते हैं कि यह तीव्र, ठंडी विधि पिछली तकनीकों की तुलना में कोशिकाओं की आंतरिक वास्तुकला को बहुत बेहतर तरीके से संरक्षित करती है। जब शोधकर्ताओं ने इस विधि का परीक्षण 'माइक्रोट्यूब्यूल्स' पर किया, जो लंबे, धागे जैसी संरचनाएं हैं और कोशिका के कंकाल के रूप में कार्य करती हैं, तो उन्होंने पाया कि धागे निरंतर और अटूट बने रहे। इसके विपरीत, पुरानी विधियों ने अक्सर इन धागों को तोड़ दिया या जेल में दरारें डाल दीं, जिससे उन जगहों पर अंतराल रह गया जहाँ संरचना होनी चाहिए थी। यह नई तकनीक अन्य जटिल संरचनाओं, जैसे माइटोकॉन्ड्रिया और गॉल्जी अपारेटस के लिए भी अच्छी तरह से काम करती है, उनकी सीमाओं को चिकना और उनके संकेतों को उज्ज्वल बनाए रखती है। प्रोटीनों को विस्तार करने वाले नेटवर्क से सीधे जोड़ने के कारण, शोधकर्ताओं ने नमूने को मजबूती से थामे रखने के साथ-साथ उसे समान रूप से फैलने देने का एक तरीका खोज लिया। इससे पता चलता है कि वैज्ञानिक अब प्रोटीन परिसरों (कॉम्प्लेक्स) की जटिल अंतःक्रियाओं का अध्ययन उस स्पष्टता के साथ कर सकते हैं जो पहले नमूने को नुकसान पहुँचाए बिना प्राप्त करना कठिन था। यह विधि सूक्ष्म स्तर पर जीवन के विस्तृत संगठन को समझने के लिए एक आशाजनक मार्ग प्रदान करती है।
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