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초고해상도 형광-전자현미경 융합기술을 통한 세포 내 3차원 영상 시각화 구현

출처 생명공학정책연구센터 조회수 1200
발간일 2020-02-06 등록일 2020-02-12
첨부파일

BioINwatch20-9(2.6)●초고해상도 형광-전자현미경 ...(249.173 KB)

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BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 20-9
초고해상도 형광-전자현미경 융합기술을 통한 세포 내 3차원 영상 시각화 구현

 

◇ 최근 Science지에 발표된 초고해상도 형광-전자현미경 융합기술(Correlative super-resolution fluorescence and electron micros)은 2014년 초고해상도 형광현미경(Super-resolved fluorescince micros)을 개발한 공로로 노벨화학상을 수상한 에릭 베치그(Eric Betzig)가 공동개발한 기술로, 매우 복잡한 세포의 3차원 공간에서 일어나는 현상들을 이해하는 데에 혁신적인 기술로 활용될 것으로 기대


▸주요 출처 : Science Vol 367 Issue 6475, Correlative three-dimensional super-resolution and block-face electron micros of whole vitreously frozen cells. 2020.1.17

 

 초고해상도 형광-전자현미경 융합기술(Correlative super-resolution fluorescence and electron micros)로 다이나믹한 세포 안 현상들을 3차원적으로 정밀 관찰 가능


 ○ 세포 내에서 일어나는 역동적인 생물학적 과정의 3차원 영상은 생명을 이해하는 데 필수적인 기술로 발전하고 있지만,
  - 고도로 복잡한 세포 내 환경을 유지하면서 이미징 민감도와 해상도 등을 고려하여 분석할 수 있는 기술개발이 큰 도전과제로 인식 
 * Science(V367, I6475, 2020.1.17.) 표지는 3차원 세포공간에서의 미세구조 정밀 관찰에 관한 이미지를 소개


 ○ 하지만 최근 Science지에 이러한 한계를 극복할 수 있는 연구결과가 발표되었고, 관련 내용은 커버 이미지로 소개
  - 2014년 초고해상도 형광현미경(Super- resolved fluorescince micros)을 개발한 공로로 노벨화학상을 수상한 에릭 베치그(Eric Betzig, 미국 Howard Hughes Medical Institute)가 공동 연구책임자로 개발한 기술로, 
  - 다양한 이미징기술을 보유하고 있는 연구그룹들이 융합형 파이프라인 구축을 통해 이룬 성과
    1) 특정 단백질들에 형광물질을 부착한 생(生, live) 세포의 손상을 최소화하기 위해 초고압고속으로 비정질의 유리화 상태로 얼리고,
    2) 다색 초해상력 구조화 조명 현미경(multicolor three-dimensional structured illumination)과 단일분자 중심위치 측정 현미경(single-molecule localization micros)으로 이미징,
    3) 서브 나노미터 해상도에서 집속 이온빔 주사전자현미경(3D focused ion beam scanning EM)으로 다시 이미징,
    4) 각 현미경으로부터 수집한 모든 영상을 병합하여 세포 안 전반에 걸쳐 특정 미세조직의 구성성분(단백질)이 어떻게 존재하고, 변화하는지 분석하여 주요한 역할을 담당하는 세포 소기관들의 기능을 나노 스케일 정확도에서 시각화 

 

■  본 기술을 통해 매우 복잡한 세포의 3차원적인 공간에서 일어나는 생화학적 현상들을 이해하는데 강력한 분석기술로 활용 기대


 ○ 기존에 알지 못했던 새로운 세포 안 현상들을 관찰할 수 있어 세포 내 자연 그대로의 기능연구가 가능하여 생명과학 발전에 크게 기여 전망