Japanski istraživači razvili su računalnu metodu koja omogućuje krioelektronskoj mikroskopiji da probije fizičke granice razlučivosti bez ponovnog snimanja uzoraka.
Tim s Exploratory Research Center on Life and Living Systems i Nacionalnog instituta za fiziološke znanosti predstavio je postupak nazvan Post-Acquisition Super Resolution (PASR), koji nakon prikupljanja podataka računalno dijeli detektorske piksele prije korekcije pokreta. Time se hvataju suptilnija gibanja čestica između okvira filma, što otvara put prema višim frekvencijama strukturnih informacija koje su dosad bile nedostupne.
Krioelektronska mikroskopija već godinama služi za određivanje struktura proteina, virusa i molekularnih kompleksa na gotovo atomskoj razini. No istraživači su se neprestano sudarali s Nyquistovim ograničenjem uzorkovanja – fizičkom granicom koju određuju veličina piksela detektora i povećanje mikroskopa. Kad se ta granica dosegne, dosadašnja praksa zahtijevala je ponovno snimanje pri većem povećanju, što znači dodatno vrijeme na mikroskopu, veće potrebe za pohranom i često manje čestica po slici.
Softver umjesto skupe opreme
PASR zaobilazi taj problem pametnim računalnim trikom. Umjesto fizičkog povećanja, metoda subdivizijom piksela prije korekcije pokreta omogućuje softveru da prepozna i ispravi finije pomake unutar snimljenih okvira. Rezultat su oštrije mape i rekonstrukcije više razlučivosti bez vidljivih artefakata.
Metoda je testirana na nekoliko različitih uzoraka – apoferitinu, adeno-asociranom virusu, ureazi iz graha i divovskom virusu Melbournevirus – uz korištenje standardnih programa za obradu poput RELION-a i CryoSPARC-a. Svi su testovi potvrdili poboljšanje kvalitete mapa.
Pitanje koje se nameće, a koje autori ne postavljaju izravno, glasi: koliko će ova metoda smanjiti pritisak na zajedničke infrastrukture za krioelektronsku mikroskopiju, gdje je vrijeme snimanja često ograničavajući faktor? Ako PASR doista omogućuje korištenje podataka prikupljenih pri nižem povećanju, to bi moglo značajno rasteretiti kapacitete i ubrzati istraživanja velikih, fleksibilnih ili heterogenih bioloških kompleksa.
Istraživanje je objavljeno u časopisu IUCrJ, a njegov prvi autor Raymond N. Burton-Smith svojim je radom pokazao da se granice često ne moraju pomicati skupom opremom, već domišljatim softverskim rješenjima.
Ova vijest dolazi u trenutku kada znanstvena zajednica sve više traži načine da smanji troškove i vremenske zahtjeve naprednih tehnika. U svijetu gdje se svaki sat na vrhunskom mikroskopu broji u stotinama eura, metoda koja iz postojećih podataka izvlači više informacija nije samo tehnička novost – ona je i ekonomski iskorak.