O ganhador do Nobel de Stanford, Eric Betzig, junto com seus colegas William E. Moerner e Stefan Hell, compartilham o Prêmio Nobel de Química pelo desenvolvimento de novos métodos para visualizar biomoléculas e estruturas que anteriormente não podiam ser vistas com a microscopia óptica tradicional. Suas técnicas, conhecidas como microscopia de depleção de emissão estimulada (STED) e microscopia de localização fotoativada (PALM), revolucionaram o campo da microscopia e permitiram aos cientistas obter imagens sem precedentes de estruturas biológicas.

Microscopia de Depleção de Emissão Estimulada (STED)
A microscopia STED é uma técnica de imagem de super-resolução que utiliza uma combinação de dois feixes de laser para controlar com precisão a excitação e emissão de moléculas fluorescentes, permitindo a visualização de estruturas com resolução muito além do limite de difração da microscopia convencional. O primeiro feixe de laser, denominado feixe de excitação, é usado para excitar as moléculas fluorescentes em uma região específica da amostra. O segundo feixe de laser, denominado feixe de depleção, é então aplicado para desativar a fluorescência das moléculas excitadas em uma região em forma de rosca ao redor do ponto de excitação, criando efetivamente um "buraco" de não fluorescência em nanoescala. Ao digitalizar os feixes de excitação e depleção através da amostra, uma imagem de alta resolução das moléculas fluorescentes pode ser obtida.

Microscopia de localização fotoativada (PALM)
PALM é outra técnica de imagem de super-resolução que envolve a localização precisa de moléculas fluorescentes individuais dentro de uma amostra. No PALM, uma população de moléculas fluorescentes fotossensíveis é escassamente rotulada na amostra e, em seguida, moléculas individuais são ativadas estocasticamente e visualizadas. Ao repetir esse processo muitas vezes e coletar um grande número de imagens, as posições das moléculas individuais podem ser determinadas com precisão nanométrica. Isto permite a reconstrução de imagens de alta resolução das moléculas marcadas na amostra.

Iluminando células escuras, revelando vida e morte
As técnicas inovadoras de microscopia de Betzig tiveram um impacto significativo em vários campos da ciência, particularmente na biologia celular e na neurociência. Ao permitir a visualização de estruturas celulares a nível molecular, a microscopia STED e PALM forneceram novos conhecimentos sobre os mecanismos da vida e ajudaram os investigadores a compreender várias doenças a nível celular.

Por exemplo, no campo da neurociência, a microscopia STED e PALM permitiram aos pesquisadores visualizar a intrincada estrutura dos neurônios e sinapses, revelando os mecanismos moleculares da comunicação neuronal e da plasticidade sináptica. Na biologia celular, essas técnicas permitiram aos cientistas estudar a dinâmica dos processos celulares, como o tráfego de proteínas, a remodelação da membrana e a divisão celular, com detalhes sem precedentes.

Além disso, a microscopia STED e PALM tiveram um impacto profundo na compreensão das doenças a nível celular. Por exemplo, estas técnicas têm sido utilizadas para estudar a base molecular de doenças neurodegenerativas, como a doença de Alzheimer e a doença de Parkinson, fornecendo novos conhecimentos sobre os mecanismos da doença e potenciais alvos terapêuticos. Na pesquisa do câncer, a microscopia STED e PALM permitiu aos pesquisadores visualizar as mudanças celulares associadas ao desenvolvimento do câncer, incluindo alterações na arquitetura celular, expressão proteica e vias de sinalização.

Ao iluminar células escuras e revelar a vida e a morte a nível molecular, as técnicas de microscopia de Betzig, vencedoras do Prémio Nobel, transformaram o campo da investigação científica e representam uma imensa promessa para o avanço da nossa compreensão da saúde humana, dos mecanismos das doenças e de futuras intervenções terapêuticas.