يكشف مجهر ستانفورد الثوري الجديد عن الخلايا الحية بتفاصيل مذهلة

طور باحثون في جامعة ستانفورد مجهرًا يمكنه إظهار كيفية تفاعل الهياكل النانوية داخل الخلايا الحية بأعلى دقة تم تحقيقها حتى الآن.

أصبح النظر إلى الخلايا الحية أفضل.

قام باحثون في جامعة ستانفورد بدمج طريقتين للفحص المجهري لبناء أداة فريدة يمكنها التقاط هياكل الخلايا المتفاعلة في الوقت الفعلي بدقة غير مسبوقة تبلغ 120 نانومتر. إنها أعلى دقة تم تحقيقها حتى الآن بدون ملصقات الفلورسنت.

تمنح هذه التقنية، المعروفة باسم الفحص المجهري لمسح الصور التداخلي، أو iISM، للعلماء طريقة لمراقبة الهياكل الخلوية في بيئتهم الأوسع، بما في ذلك كيفية تفاعلها مع الغزاة مثل مسببات الأمراض أو الأدوية. تم وصف التقدم في المجلة الضوء: العلوم والتطبيقات.

قال المؤلف الرئيسي وي مورنر، أستاذ الكيمياء في كلية هاري إس موشر للعلوم الإنسانية بجامعة ستانفورد: “يوفر هذا المجهر الجديد رؤية جديدة رائعة للخلية، حيث يمكنك رؤية الهياكل والآلات الصغيرة في الخلية تتحرك وتتغير وتتفاعل دون الحاجة إلى إضافة مضان لمراقبتها”. “إنها نظرة رائعة على هذه الصناديق الخلوية الصغيرة المعقدة التي تقود حياتنا.”

يمكن لقدرات iISM أن تدعم الاكتشافات الجديدة في العديد من مجالات علوم الحياة، بما في ذلك البحث في آليات المرض، وتطوير الأدوية، والتفاعلات بين النباتات والميكروبات.

على الرغم من أن iISM لا يصل إلى نفس الدقة التي تصل إليها بعض المجاهر المتخصصة للغاية، إلا أن نهجها الخالي من الملصقات يقدم فوائد كبيرة. يمكن للعلماء مراقبة العديد من الهياكل الخلوية في نفس الوقت ومتابعتها لفترات أطول. بالمقارنة، فإن الطرق المعتمدة على التألق عادةً ما تحدد عددًا قليلًا من الهياكل المختارة في وقت واحد. يمكن أيضًا أن تتلاشى إشارات الفلورسنت بمرور الوقت. بالإضافة إلى ذلك، قد يكون من الصعب تقديم التسميات وقد تؤدي في بعض الأحيان إلى تغيير سلوك الهياكل التي تتم دراستها.

يعمل iISM أيضًا بقدرة إضاءة أقل بكثير من الطرق المماثلة الخالية من الملصقات عالية التباين. وهذا يقلل من فرصة حدوث ضرر مرتبط بالضوء في الخلايا الحية ويقلل من احتمالية أن تؤدي عملية التصوير إلى إزعاج الهياكل الصغيرة الهشة قيد المراقبة.

وقالت المؤلفة الأولى ميشيل كويبرز، وهي باحثة ما بعد الدكتوراه في مختبر مورنر، إن المجهر الجديد ليس المقصود منه أن يحل محل المجهر الفلوري، الذي أنتج رؤى مهمة في علم الأحياء لعقود من الزمن.

وقال كويبرز: “كل طريقة لها مزاياها وعيوبها، ونحن نؤمن بالتنفيذ التكميلي في المستقبل”. “إذا استخدمنا نقاط قوة التألق من أجل الخصوصية الجزيئية وقوة iISM من أجل سياق وديناميكيات خالية من الملصقات، فيمكننا حقًا البدء في معالجة الأسئلة التي كان من الصعب معالجتها من قبل.”

العديد من “العيون” على نفس النقطة

يصل iISM إلى دقة وحساسية أعلى من خلال الجمع بين نقاط القوة في طريقتين للفحص المجهري. ويعكس هذا المزيج خبرة المؤلفين المشاركين. قام مورنر، الذي حصل على جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2014 عن عمله في المجهر الفلوري فائق الدقة، بتعيين كويبرز في جامعة ستانفورد لأن بحث الدكتوراه الخاص بها ركز على “الفحص المجهري للتشتت التداخلي”.

التشتت هو السبب وراء ظهور السماء باللون الأزرق. عندما يصطدم الضوء بجزيئات صغيرة، كما يفعل ضوء الشمس عندما يمر عبر الغلاف الجوي ويواجه الغبار وقطرات الماء والجزيئات الأخرى، فإنه يغير اتجاهه وينتشر. وتشتت الجسيمات الموجودة في الغلاف الجوي للأرض الأطوال الموجية الزرقاء القصيرة بقوة أكبر من الأطوال الموجية الحمراء، مما يجعل السماء تبدو زرقاء للعين البشرية.

في مجهر التشتت التداخلي، يسلط الليزر على الخلية، وتشتت الهياكل الصغيرة داخل الخلية بعضًا من هذا الضوء. يعمل شعاع ليزر ثانٍ على تعزيز الضوء الخافت المتناثر بما يكفي للكشف عنه، مما يسمح برؤية الهياكل الصغيرة.

يأتي التقدم المركزي في iISM من إقران الانتثار التداخلي بفكرة معدلة من المجاهر متحد البؤر من الجيل التالي. تستخدم المجاهر متحد البؤر التقليدية ثقبًا صغيرًا وكاشفًا واحدًا للتركيز على الهياكل المستهدفة. تستخدم الإصدارات الأكثر تقدمًا أجهزة كشف مصفوفة تعتمد على الكاميرا والتي تلتقط العديد من المشاهدات لنفس المنطقة.

بالنسبة لـ iISM، استخدم فريق ستانفورد كاشفًا مصفوفيًا يجمع ضوءًا أكثر من نظام الكاشف ذي الثقب أو الكاشف الفردي. وهذا يحسن العمق والدقة. يشبه هذا المفهوم كيفية قيام عينين بشريتين بجمع المعلومات لفصل المقدمة عن الخلفية، باستثناء أن iISM يستخدم عشرات إلى مئات المشاهدات من كاشف المصفوفة بدلاً من “عينين” فقط. ثم ابتكر الباحثون طريقة لدمج هذه القياسات في صور ذات تفاصيل أكثر وضوحًا وتباينًا أقوى.

والنتيجة هي مجهر خالٍ من الملصقات يمكنه تحقيق دقة تبلغ حوالي 120 نانومتر مع استخدام طاقة ليزر أقل والحفاظ على سرعة التصوير. وهذا يعني أن العلماء يمكنهم مراقبة الخلايا الحية لفترات أطول وبطريقة أكثر لطفًا.

رؤية واسعة لتطبيقات واسعة

ويعمل مورنر وكيبرز الآن على تحسين التكنولوجيا بشكل أكبر وإتاحتها لمزيد من العلماء.

لقد بدأوا بالفعل ثلاث عمليات تعاون مع باحثين آخرين في جامعة ستانفورد. يستخدم أحد المشاريع المجهر لمشاهدة التفاعلات بين الخلايا النباتية والفطريات والبكتيريا في الوقت الحقيقي. يستخدم آخر iISM لمراقبة كيفية دخول دواء السرطان إلى الخلية. وسيقوم مشروع ثالث مخطط له بدراسة كيفية تغير شكل خلايا الدم الحمراء عندما تواجه عدوى الملاريا.

وقال كويبرز: “هذه ليست تقنية متخصصة”. “إن لها تطبيقات واسعة النطاق، ونأمل أن يستفيد منها مجتمع علوم الحياة بشكل جيد، مما يؤدي إلى العديد من الاكتشافات الجديدة.”

المرجع: “الفحص المجهري لمسح الصور التداخلي للتصوير بدون ملصقات بدقة جانبية تبلغ 120 نانومتر داخل الخلايا الحية” بقلم ميشيل كوبرز، ووي مورنر، 27 فبراير 2026، الضوء: العلوم والتطبيقات.
DOI: 10.1038/s41377-026-02210-y

تلقى هذا البحث الدعم من المعهد الوطني الأمريكي للعلوم الطبية العامة.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.