Multidimensional electron microscopy
Multidimensionale elektronenmicroscopie
Elektronenmicroscopie (EM) maakt het mogelijk om structuren van cellen en weefsels op de nanoschaal te visualiseren. Hoewel dit klassiek beperkt tot zeer kleine gezichtsvelden, heeft digitalisering het mogelijk gemaakt om grotere gebieden of volumes af te beelden met nanometerresolutie. Grootschalige EM (‘nanotomie’) wordt nu routinematig geïmplementeerd om de ultrastructuur van gezonde en zieke cellen en weefsels te bestuderen. Beeldvorming over grotere schalen en volumes is echter meestal niet haalbaar vanwege de lage doorvoer van deze techniek.
Dit proefschrift van Peter Duinkerken onderzoekt een nieuwe EM-methode met hoge doorvoer, vergelijkt deze met de huidige ‘state-of-the-art’ en toont aan dat het tot 20 keer sneller is dan conventionele EM-methoden. Bovendien implementeert dit proefschrift grootschalige energie-spreidende röntgenfoto (EDX) beeldvorming die de atomaire samenstelling van de opgenomen ultrastructuur onthult. Zowel grootschalige EM als EDX werden geïmplementeerd in een studie van menselijk hersenweefsel waarin een nieuw fenotype van myeline werd geïdentificeerd en beschreven.
Deze studie demonstreerde bovendien de behoefte aan een meer geautomatiseerde analyse van de grote hoeveelheden gegevens die het gevolg zijn van grootschalige EM. Er werd aangetoond dat de hyperspectrale aard van EDX -beeldvorming kan worden benut om de classificatie en segmentatie van cellulaire ultrastructuur te automatiseren, waarvan de spectrale onderscheidbaarheid verder zou kunnen worden verbeterd door het gebruik van kleuringen welke atomen bevatten die nauwelijks van nature voorkomen in het menselijk lichaam. Samen bieden deze bevindingen een verrijkte gereedschapskist voor biologen om cellen en weefsels te bestuderen in zowel gezondheid als ziekte.