Специалисты Стэнфордского университета создали микроскоп, который позволяет в реальном времени наблюдать за перемещением и взаимодействием мельчайших структур внутри живых клеток. Прибор даёт exceptionally (исключительно) детальную картину без флуоресцентных меток, обычно применяемых для визуализации таких структур. Об этом сообщает ScienceDaily.
Новая система визуализации, получившая название интерферометрическая сканирующая микроскопия изображений (iISM), объединяет две передовые методики микроскопии. Она обеспечивает разрешение около 120 нанометров, что является беспрецедентным уровнем детализации для подхода, не требующего флуоресцентных меток. Технология позволяет одновременно следить за несколькими клеточными структурами, пока они двигаются, меняются и реагируют на окружающую среду, а также изучать реакцию клеток на лекарства или болезнетворные организмы.
Результаты работы описаны в журнале Nature portfolio Light: Science and Applications. По словам старшего автора исследования У. Э. Мёрнера, профессора химии имени Гарри С. Мошера в Школе гуманитарных и естественных наук Стэнфорда, новый микроскоп даёт прекрасный взгляд внутрь клетки, где можно видеть, как крошечные структуры и механизмы движутся, меняются и взаимодействуют без добавления флуоресценции. «Это замечательный взгляд на эти сложные маленькие клеточные коробочки, которые движут нашу жизнь», — приводит его слова источник.
Одно из главных преимуществ прибора — возможность показывать клеточную активность без флуоресцентных маркеров. Многие существующие методы используют флуоресцентные вещества для подсветки конкретных структур, однако они позволяют метить лишь небольшое число структур одновременно и затрудняют наблюдение за взаимодействием разных компонентов по всей клетке. Кроме того, флуоресцентные сигналы со временем тускнеют из-за фотообесцвечивания, а введение меток бывает сложным и порой меняет поведение изучаемых структур. Система Стэнфорда обходит эти проблемы, позволяя длительно следить за множеством клеточных компонентов в более естественных условиях.
Ещё одно достоинство iISM — существенно меньшая мощность освещения по сравнению с сопоставимыми методами без меток, дающими контрастные изображения. Снижение световой нагрузки уменьшает риск фотоповреждения, при котором свет вредит живым клеткам или нарушает их нормальные функции. Хотя другие специализированные микроскопы могут давать более высокое разрешение, сочетание детализации, мягкого освещения и длительного наблюдения делает iISM особенно ценным для изучения живых биологических систем. Исследователи подчёркивают, что технология призвана дополнять флуоресцентную микроскопию, а не заменять её.
Первая автор работы Мишель Кюпперс, постдокторант лаборатории Мёрнера, отметила, что объединение сильных сторон разных подходов к визуализации поможет учёным отвечать на ранее недоступные вопросы. «У каждого метода есть свои преимущества и недостатки, и мы верим в комплементарное применение в будущем. Если использовать сильные стороны флуоресценции для молекулярной специфичности и сильные стороны iISM для контекста и динамики без меток, мы действительно сможем начать решать вопросы, которые было трудно рассматривать раньше», — сказала она. В основе прорыва лежит соединение двух технологий микроскопии: метод интерферометрической рассеивающей микроскопии, которым Кюпперс занималась в докторантуре, и наработки продвинутых конфокальных микроскопов с матричными детекторами, собирающими множество видов одной области.