[1-2] Visualizing Cells (Ch9)

목차

Visualizing Cells (Ch9) : Microscopy

Tissue staining

세포를 보는 과정은, 보통 Specimen 제작(blade로 얇게 ribbon 만들기) -> 염색 -> 유리에 고정 순서이다. 우리가 세포 내 소기관이나 유전물질 등을 명확하게 보기 위해서, 종종 그것들을 특정한 방식으로 염색(Tissue Stainings)을 시켜준다. 

• H&E staining : Hematoxylin and Eosin 헤마 톡실린과 에오신이라는 염료를 이용해 핵과 세포질을 염색한다. 
• IF : Immuno-Flurorescenece staining : 항체에 형광물질을 표지한 뒤 항체를 붙인다. 특이성 있게 결합하므로 원하는 부위에만 형광이 나도록 유도할 수 있다. IHC와 ICC로 구분된다. 
  • IHC : Tissue 염색
  • ICC : Cell 염색 

microscopy using light

: / optical microscope, confocal microscope, FRET, Photoactivation, FRAP, TIRF, ATM, STED

광학 현미경 (optical microscope) 

0.2 \( \mu m\) 까지 resolution을 보인다. 4가지로 분류한다. 

• Bright-field microscope : 시료 아래에서 빛을 쏴서 보는 가장 일반적인 방식
• Dark-field microscope : 빛을 시료에 비스듬히 쏴서 시료에서 산란되어 렌즈로 들어가는 빛만 보는 방식이라, 대부분 검게 나온다.
• Phase-contrast microscope : 시료의 굴절률이 공기중과 다르므로, 빛이 투과할때 파장이 짧아지게 된다. 이로인해 두께 또는 굴절률의 변화가 있는 시료는 phase shift가 일어나게 되고, 편광된 빛을 쏘면 phase detection을 할 수 있다. 이로 인해 시료의 경계를 명확하게 볼 수 있다.  
• Differential-Interference-Contast microscope : 이도 역시 마찬가지로 편광된 빛을 보내서 phase shift와 intensity loss를 측정하는 것인데, DIC는 특히나 시료의 3D 형상을 볼 수 있다. 2D로부터 3D 정보를 이끌어 내는 것은, 편광된 빛의 각도에 따라서  intensity가 어떻게 달라지느냐를 본 뒤 그로부터 음영을 줄 수 있다. (https://youtu.be/2xRrFEjB00Q)

Confocal Microscope 

우리는 종종 특정 형광 빛 만을 보고 싶을때가 있는데, 다양한 파장의 빛을 어떻게 filtering 시킬지가 관건이다. 이때 confocal microscope는 파장마다 초점이 맺히는 위치가 달라진다는 원리를 사용해, 아주 작은 바늘구멍 만을 뚫어놓고 그 구멍에 정확히 상을 맺히는 빛 만을 가져온다. 

FRET

Fluorescence Resonance Energy Transfer의 준말인 FRET은 두 단백질이 상호작용하는지의 여부를 확인할 때 좋은 방식이다. 각 단백질에 형광 물질을 붙여준 뒤, 두 단백질을 섞어준다. 이때 만약 두 단백질이 결합한다면 Green 빛이 나오고, 결합하지 않는다면 Blue 빛이 나오도록 한다. 

Photoactivation

물체에 형광물질을 넣은 후 외부에서 빛을 이용해 활성화시키면 그 물질의 이동 경로나 속도를 파악할 수 있다. 

FRAP

Fluorescence Recovery After Photobleaching의 준말. Photobleaching을 한국말로 하면 광표백인데, 우리가 어떤 형광 물질에 강한 에너지를 인가하면 잠시동안/영구적으로 형광 특성을 잃게된다. 만약 광표백을 한 뒤, 이 물질이 형광 특성을 Recovery 한다면 그 과정을 지켜보면서 그 물질들이 어느 부위에 위치하는지를 정확하게 확인할 수 있다. 이를 FRAP이라 한다. 

TIRF 

Total internal reflection fluorescence 의 준말인데, 우리가 어떤 시료에 레이저를 전반사 시키면 표면에 부착된 시료만 레이저를 흡수해서 형광을 발한다. 이를 이용해 분자 단위로 볼 수 있다. 

ATM

Atomic Force Microscopy인데, tip 을 이용해 분자의 특성을 측정할 수 있다. 

STED

Stimulated Emission Depletion microscopy의 준말. 어떤  Exciation spot의 주변(peripheral)에 빔을 조사해서 중앙의 선명도를 높이는 방식

Electron microscope

: TEM, SEM

낮은 wavelength로 덜 회절되어 더 작은 물질을 볼 수 있다. (드브로이 물질파) 

TEM

Transmission Electron Microscope의 준말. 진공상태에서 시료에 전자 총을 쏴서, 그를 통과한 전자를 detect한다. 시료를 매우 얇게 저며야 하며 시료의 내부 구조를 볼 수 있다. 시료는 염색되어있다. 광학 현미경은 시료 아래에서 빛을 쏴서 위에서 보지만, TEM은 위에서 전자를 쏴서 아래에서 detect하여 정반대 방향이다. 

SEM

Scanning Electron Microscope의 준말. 시료의 표면에서 산란되거나 또는 시료 표면에서 방출되는 전자를  detect한다. 시료의 표면 3D 형상을 볼 수 있고, 매우 Resolution이 높다. 시료를 금속 재질로 코팅 해야한다.