在显微镜下,小鼠结肠和突变的花粉变成了艺术

这些图像表明,有时,最好的医疗工具是天然的。
A winning picture of mutated pollen grains, colorized, from the Koch Institute Image Awards.
花粉的显微图像。这些看起来被压碎的颗粒是突变体,它们缺乏构成细胞骨架的核纤层蛋白。Junsik Choi, David Mankus, Margaret Bisher, Abigail Lytton-Jean, Mary Gehring;怀特海德研究所 & 科赫研究所

使用显微镜观察生物体一直是理解生命运作方式的最强大方法之一,至少自 17 世纪荷兰博物学家列文虎克首次放大观察细菌以来是这样。如今,高倍图像有助于设计新的医疗工具,丰富我们对疾病的理解,并解释胚胎如何发育。而且,正如麻省理工学院科赫研究所 2023 年图像奖的获奖作品所示,它们也可以成为艺术品。

上图显示的是经过处理的拟南芥(*Arabidopsis thaliana*)花粉,其核纤层(一种提供细胞结构的致密纤维膜)中的蛋白质已被去除。据拍摄这张图像的麻省理工学院怀特海德研究所和科赫研究所的生物学家称,缺乏核纤层(一些骨骼和肌肉疾病中可见的突变)的人通常活不过 20 岁。他们将花粉颗粒粘附在碳带上,并使用蔡司 Crossbeam 显微镜对其进行成像。没有这些蛋白质,花粉也显得畸形——这同样强调了这种网状结构对植物的重要性。

The mRNA in fruit fly sperm are highlighted during cellular development.
果蝇(*Drosophila*)会产生一些动物界最大的精子,但它们不合成新的信使 RNA。这张图显示了一个开始伸长过程的精细胞团。细胞核位于细胞团的一端(白色),精子尾部在细胞团的另一端伸长。红色和青色显示了两种不同类型的 mRNA——红色 mRNA 弥散在整个细胞团中,而青色 mRNA 则集中在一端。Jaclyn Fingerhut, Yukiko Yamashita;怀特海德研究所
Two cells frozen as they divide.
这张图像的中心显示了一个质膜桥,其中含有残留的 DNA,位于两个未能分离的正在分裂的细胞之间。这种分离错误可能导致癌变突变。Teemu Miettinen, Scott Manalis;麻省理工学院科赫研究所
A particle developed for long-term storage of an mRNA vaccine.
这种微型颗粒是为 mRNA 疫苗的长期储存而开发的。聚合物涂层(粉红色)保护并稳定了干燥的 mRNA 疫苗(蓝色)。最终,该容器将被嵌入可溶解的针头中并注射到体内,释放多剂活性疫苗。Linzixuan (Rhoda) Zhang, Jooli Han, Laboni Santra, Xinyan Pan, Robert Langer, Ana Jaklenec;麻省理工学院科赫研究所
Developing tissue of a fruit fly embryo.
果蝇(*Drosophila*)胚胎中的组织发育。左侧,灰色的细胞核通过新的细胞连接(橙色标记)连接在一起。右侧,细胞边界用随机分配的颜色进行映射,以追踪它们的变化。中心,新形成的结构折叠将两侧向内拉。Mary Ann Collins, Adam Martin;麻省理工学院生物学系
A cross-section of a microparticle designed to deliver drugs and vaccines.
一个 35 微米的“核壳”微粒切片,该微粒被植入小鼠皮下一周。然后对其进行切片,并使用共聚焦显微镜成像,以了解小鼠免疫系统对其的反应以及是否受到损伤。作为一种医疗工具,“核”部分将填充疫苗、药物或其他货物。William Rothwell, Morteza Sarmadi, Maria Kanelli, Robert Langer, Ana Jaklenec;麻省理工学院科赫研究所
A mouse colon targeted by a radiation beam.
这条小鼠结肠被聚焦的激光束照射,以诱导特定区域(粉红色)细胞核的 DNA 损伤,而不影响邻近细胞(蓝色)。分子生物学家希望这项技术能帮助医生识别能改善临床放疗的治疗组合。 Daniel Schmidt, Iva Gramatikov, Matthew Vander Heiden;麻省理工学院科赫研究所
 

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