Et sebrafiskembryo sett på som en helhet, sammensatt av mer enn 26 000 detaljerte bilder. Foto via Journal of Cell Biology
Da Google Earth først kom ut i 2005, hadde mange av oss en lignende opplevelse. Når vi stirret med øye på dataskjermen vår, zoomet vi inn fra et bilde av Jorden i verdensrommet til en utsikt over Nord-Amerika, deretter USA, deretter vår hjemstat, deretter by, deretter nabolag, til slutt fascinert av utsikt over bare vår eget hus eller leilighetsbygg.
Påfølgende zoomer på det kombinerte sebrafiskembryobildet. Foto via Journal of Cell Biology
Nå har et forskerteam fra Leiden University Medical Center i Nederland gjort den samme opplevelsen mulig for et stykke biologisk vev. Som detaljert i en artikkel publisert i går i Journal of Cell Biology, har forskerne laget en ny teknologi de kaller "virtuell nanoskopi." Ved å sy sammen tusenvis av bilder fra et elektronmikroskop, lar de seerne zoome fra en vevsnivåvisning ned for å se i enkeltpersoners celler i detalj. Du kan oppleve teknologien for deg selv på tidsskriftets hjemmeside, med et sebrafiskembryobilde brukt som demonstrasjon.
Siden 1950-tallet har elektroniske mikroskop tillatt biologer å se strukturene i cellene i bemerkelsesverdig detalj. Problemet - spesielt for lagfolk - er at disse bildene er så zoomet inn at det er vanskelig å si nøyaktig hva du ser på. Små deler av en celle er fanget i hvert bilde, men isolert sett er de vanskelig å forestille seg mentalt når det gjelder hele cellen, enn si et stykke vev eller en hel organisme.
I tillegg lider selve forskningsprosessen begrensningene i denne tilnærmingen. Mikroskopister skanner vanligvis prøven for å gi en oversikt med lavere oppløsning, og zoomer inn for å produsere detaljerte bilder bare i områdene som ser ut til å være av interesse. Å gå tilbake for å ta nærbilder av andre områder kan ofte være vanskelig, om ikke umulig, konstaterer forskerne, fordi visse typer konserverte prøver kan bli dårligere over tid.
Som svar utviklet forskerteamet en ny måte å kombinere tusenvis av distinkte elektronmikroskopbilder for å skape en sammenhengende og interaktiv helhet. Som en del av prosessen blir tusener av litt overlappende bilder samlet i en første fase. Deretter sy et automatisert program praktisk talt sammen, ved å bruke metadata på de enkelte bilders orientering og en algoritme som sammenligner lignende funksjoner i hver av dem for å bestemme nøyaktig hvor de skal plasseres.
Sebrafiskembryoet som er vist, er sammensatt av mer enn 26 000 individuelle bilder. Den enorme filen veier inn til sammen 281 gigapiksler, med 16 millioner piksler per tomme. Hele embryoet er 1, 5 mm langt, og du kan gå fra et zoomet utbilde av helheten til en detaljert oversikt over strukturer, for eksempel en kjerne, innenfor en spesifikk celle.
Den nye teknologien vil tjene som mer enn internettunderholdning for vitenskapelig tilbøyelige. Forskerne oppgir at deres nye metode kan brukes til å hjelpe andre forskere med å gjøre funn, fordi de vil være mer i stand til å relatere strukturer med funksjoner på en rekke skalaer. Som bevis brukte de teknikken for å analysere sebrafiskembryoet, menneskelig hudvev, et musembryo og musens nyreceller.
