Tecnologia Científica

Como as palestras de microscopia de Grant Jensen se tornaram o livro didático do mundo
Longo dos anos, seus vídeos conquistaram quase 1 milhão de visualizações e se tornaram o recurso de referência para quem busca uma introdução à técnica crio-EM.
Por Andrew Moseman - 02/11/2020


Caltech

Faculdades e universidades em todo o mundo, incluindo o Caltech, passaram grande parte de 2020 se adaptando ao ensino totalmente remoto por causa da pandemia COVID-19. Grant Jensen, professor de biofísica e biologia do Caltech, no entanto, está à frente da curva. Nos últimos seis anos, ele usou o aprendizado online para ensinar o básico de uma técnica de ponta.

A microscopia crioeletrônica tornou-se uma das ferramentas científicas mais importantes e influentes no século 21, com seus criadores compartilhando o Prêmio Nobel de Química de 2017. No entanto, essa forma de alta tecnologia de visualizar a estrutura e os componentes das células e vírus foi transmitida como uma nave antiquada, diz Jensen. A maioria dos pesquisadores que conhecem a técnica, Jensen incluído, a aprendeu sob a tutela de um dos poucos professores ao redor do mundo com domínio do crio-EM.

Jensen queria oferecer esse conhecimento para o resto do mundo. Então, em 2014, ele usou o financiamento inicial da Caltech para gravar as palestras introdutórias por meio das quais ensinou a seus alunos de pós-doutorado como começar a crio-EM. As palestras gravadas tornaram-se um curso totalmente online que leva seus alunos dos princípios fundamentais da microscopia crioeletrônica às estratégias de preparação de amostras e coleta de dados.

Jensen diz que está surpreso com o alcance de seus vídeos. Em um ano normal, ele ensinaria crio-EM para cerca de 10 alunos de graduação e pós-doutorado, o que totalizaria cerca de 400 alunos ao longo de uma carreira de 40 anos. Ao tornar suas instruções disponíveis ao público em geral, Jensen ampliou seu alcance em muitas ordens de magnitude.

“Isso mudou completamente minha maneira de pensar sobre o tempo gasto ensinando”, diz Jensen. "Nem todos os professores acham que ensinar é o melhor uso de seu tempo, mas acho que fazer essas palestras é provavelmente a coisa mais impactante que fiz na minha carreira ou farei. Não há nenhum artigo que meu laboratório produziu, ou talvez até mesmo todos deles juntos, que foram lidos tantas vezes quanto essas palestras foram assistidas. "

A microscopia eletrônica comum usa elétrons acelerados como fonte de iluminação porque os elétrons permitem que o pesquisador faça imagens de seu objeto com comprimentos de onda muito mais curtos do que a luz visível. Cryo-EM, como o nome sugere, envolve microscopia eletrônica em amostras que foram resfriadas rapidamente a temperaturas criogênicas (muito baixas), o que as preserva em um estado que se assemelha a como apareceriam em tecidos vivos.

O método complementa outras técnicas modernas frequentemente utilizadas em biologia: a cristalografia de raios X e a espectroscopia de RMN, por exemplo, superam o crio-EM em sua capacidade de gerar imagens de imagens muito pequenas, como proteínas individuais. Mas o cryo-EM é ideal para grandes complexos, como células inteiras e vírus, diz Jensen, e permite que os cientistas vejam essas "macromoléculas biológicas" em uma resolução sem precedentes. Jensen adora uma frase do falecido professor do Caltech, Richard Feynman, de que é fácil responder a muitas perguntas da biologia básica se você puder apenas "olhar para a coisa". Essa é a promessa do crio-EM.

"Nós olhamos as células e vimos coisas que ninguém nunca viu antes com outras formas de microscopia", disse Jensen, "e depois passamos a caracterizá-las mais completamente e entender como elas funcionam. O mesmo acontece com os vírus. Cryo -EM nos permitiu ver coisas nas superfícies e dentro dos vírus que as pessoas não entendiam antes. Simplesmente não havia como olhar para eles. "


O microscópio crioeletrônico Krios 300-keV do
laboratório de Jensen é o que há de mais moderno
em tomografia e crio-EM de partícula única.
Crédito: Caltech

Cryo-EM foi proposto como uma técnica possível décadas atrás e tornou-se possível nos últimos anos graças aos avanços em detectores e algoritmos para interpretar os dados recebidos do microscópio. No entanto, quando Jensen começou a gravar suas palestras, não havia nenhum livro no mercado para explicar os princípios e técnicas por trás do crio-EM. Seus vídeos rapidamente se tornaram uma das melhores fontes de informação disponíveis. Quando o National Institutes of Health ofereceu subsídios para tais materiais educacionais, Jensen recebeu um e usou os fundos para aumentar sua videoteca além da teoria em um quadro-negro e demonstrou as técnicas necessárias para usar microscópios eletrônicos. Esses vídeos mostram o que o microscópio exibe, quais botões pressionar e quais nós girar,e coloca esta instrução prática ao lado de diagramas teóricos que explicam como e por que a técnica funciona.

O vídeo se tornou uma forma interativa e útil de ensinar crio-EM que Jensen adiou o plano de escrever um livro sobre o assunto. Graças ao seu trabalho, pessoas em todo o mundo podem ter acesso a uma introdução ao crio-EM, enquanto especialistas na área que fazem leituras microscópicas, purificam proteínas ou processam dados podem assistir a suas palestras posteriores para aprender mais sobre suas tarefas.

“Esta foi uma situação especial em que um campo estava explodindo”, diz Jensen. "Tive a sorte de ser um dos poucos privilegiados que tiveram a chance de aprender cara a cara, e então a Caltech me forneceu os recursos para compartilhar isso com o mundo."

Jensen, que está de licença da Caltech, será Reitor da Faculdade de Ciências Físicas e Matemáticas da BYU a partir de 1º de novembro; seus vídeos permanecem disponíveis para alunos do Caltech e outros em todo o mundo para aprimorar suas habilidades em crio-EM.

 

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