طور باحثون من اليابان تقنية مجهرية جديدة تمكن من إيقاف حركة الخلايا الحية في لحظة محددة بدقة متناهية، ما يسمح برصد العمليات الخلوية السريعة التي طالما استعصت على العلماء بسبب سرعتها الفائقة.
وتعتمد التقنية الجديدة على غرفة خاصة داخل المجهر؛ وعندما يبدأ الباحث حدثا سريعا داخل الخلية؛ مثل إطلاق موجة من الكالسيوم، يتولى جهاز خاص ضخ مادة شديدة البرودة خلال أجزاء من الثانية، ويعمل هذا التبريد المفاجئ على تجميد الخلية بالكامل دون أن يترك وقتا للماء بداخلها كي يتحول إلى بلورات ثلجية قد تفسد البنية وتكون النتيجة لقطة مجمدة للحظة نادرة داخل الخلية، وعندما تصبح الخلية ثابتة، يمكن للباحثين استخدام طرق تصوير متقدمة، وبالتالي يحصلون على صور أوضح بكثير وأرقام أكثر دقة.
وقال الباحثون إن الميزة المدهشة هي إمكانية اختيار اللحظة التي يجمدون فيها الخلية بدقة تصل إلى 10 مللي ثانية - جزء من مئة من الثانية - أي أنهم قادرون على الإمساك بلحظة مرور إشارة أو بداية تفاعل، وهي لحظات كان من المستحيل ملاحظتها من قبل.
وقال المؤلف الرئيسي للدراسة، كاتسومسا فوجيتا، إن البحث انطلق من فكرة جريئة هي «أن نوقف العمليات الخلوية بدلاً من محاولة ملاحقتها، ونعتقد أن هذه التقنية ستصبح أداة أساسية تكشف عن رؤى جديدة في علوم الحياة والطب».
ويفتح هذا الابتكار الباب أمام دراسة الأحداث السريعة والعابرة داخل الخلايا، مثل الإشارات العصبية، أو استجابات المناعة، أو حتى التغيرات التي تحدث أثناء انقسام الخلية، ومع القدرة على تجميد الخلايا بدقة مللي ثانية، أصبح بالإمكان لأول مرة التقاط تفاصيل هذه العمليات المعقدة وكأنها مشهد ثابت أمام الكاميرا.
Researchers from Japan have developed a new microscopic technique that allows for the precise stopping of living cell movement at a specific moment, enabling the observation of rapid cellular processes that have long eluded scientists due to their extreme speed.
The new technique relies on a special chamber within the microscope; when the researcher initiates a rapid event inside the cell, such as the release of a calcium wave, a special device pumps a very cold substance within fractions of a second. This sudden cooling freezes the entire cell without allowing the water inside to turn into ice crystals that could damage the structure, resulting in a frozen snapshot of a rare moment inside the cell. Once the cell is stabilized, researchers can use advanced imaging methods, thus obtaining much clearer images and more accurate data.
The researchers stated that the remarkable advantage is the ability to choose the moment they freeze the cell with precision up to 10 milliseconds - a hundredth of a second - meaning they can capture the moment a signal passes or the beginning of a reaction, moments that were previously impossible to observe.
The lead author of the study, Katsumasa Fujita, mentioned that the research started from a bold idea: "To stop cellular processes instead of trying to chase them, and we believe this technique will become a fundamental tool that reveals new insights in life sciences and medicine."
This innovation opens the door to studying rapid and transient events within cells, such as neural signals, immune responses, or even changes that occur during cell division. With the ability to freeze cells with millisecond precision, it has become possible for the first time to capture the details of these complex processes as if they were a still scene in front of the camera.
