Hi-Tech

Создан микроскоп, позволяющий наблюдать за движением клеток внутри организма

О результатах своей работы ученые поделились в научном журнале Science, а пример визуализации динамических процессов, в качестве которого выступила съемка передвижения иммунных клеток в эмбрионе рыбки, был представлен в статье журнала Nature. Ученые из Медицинского института Говарда Хьюза усовершенствовали метод флюоресцентной микроскопии таким образом, что теперь с ее помощью можно снимать в высоком разрешении динамические процессы, происходящие в живом организме.

Ранние работы по преодолению дифракционного предела разрешения светового микроскопа и разработка методов неинвазивной флюоресцентной визуализации принадлежат Эрику Бетцигу, Штефану Хеллу и Уильяму Мернеру. Благодаря нынешним возможностям световой микроскопии, в частности флюоресцентной микроскопии высокого разрешения, ученые могут рассматривать даже трехмерные фрагменты живых тканей. За это ученые даже были удостоены Нобелевской премии по химии в 2014 году.

Так? Исследователи решили на этом не останавливаться. А ее модификация, микроскопия светового листа с дискретным освещением (lattice light sheet microscopy — LLSM), позволяет визуализировать быстрые динамические процессы. одной из последних разработок Бетцига стала флюоресцентная микроскопия плоскостного освещения (light sheet fluorescence microscopy), позволяющая визуализировать объемные живые биологические образцы в течение длительного времени. В основе двух методов лежит быстрое сканирование образца тонким плоским пучком света, позволяющее накапливать большое количество двумерных изображений, которые затем объединяют в трехмерную модель.

Например, неоднородность окружающих тканей вносит искажения при определении сигнала, что уменьшает разрешение картинки. У этих методов, тем не менее, есть свои ограничения. Получение самых качественных изображений все равно требовало фиксации и специальной подготовки образцов. Даже в отсутствие искажений высокое разрешение требует высокой интенсивности облучения, в результате чего живой образец может получить повреждения.

Исследователи получили изображение движения клатриновых пузырьков, динамику клеточных органелл, рост отростков нервных клеток в формирующемся спинном мозге и перемещение иммунных клеток в эмбрионе модельной рыбки данио-рерио. Команда Бетцига смогла обойти эти ограничения и представила комбинированную технику микроскопии, при помощи которой ученые смогли пронаблюдать за множеством разных процессов прямо внутри живого организма. На видео ниже, например, показана миграция иммунных клеток в перилимфатическое пространство внутреннего уха эмбриона.

Команда Бетцига измеряла величину искажений при определении специальной флюоресцентной метки и корректировала их с помощью изменяемой формы адаптивного зеркала. Для модернизации метода LLSM ученые использовали методы адаптивной оптики, применяемые в создании наземных телескопов, использующихся для астрономии. Уменьшить фототоксичность пучка удалось при помощи ограничения освещения только тонкой плоскостью образца без облучения его основного объема. Комбинированная техника получила название AO-LLSM.

Сейчас команда думает над тем, как уменьшить стоимость подобного микроскопа, а также над тем, как сделать его более компактным. Ученые надеются, что их разработка поможет существенно продвинуться в исследовании клеток в их естественной среде. В настоящий момент установка микроскопа занимает трехметровый стол.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть