Лента TH Новости Глобальные вызовы



От звезд к бактериям

∴ 201

Используя технологию адаптивной оптики, заимствованную из мира астрономии, биологи создали новый метод микроскопии. Как результат: трехмерная визуализация жизни на клеточном уровне.

1510

Исследователи из Исследовательского кампуса Джанелии, Медицинского института Говарда Хьюза в Вирджинии, объединили две новейшие технологии визуализации. Это не единственный случай, когда объединение двух отдельных технологий дает еще больший результат. Как результат – полная картина в режиме реального времени того, как ведут себя бактерии и клетки.

Стоит заметить, что технологии визуализации стали всё чаще использоваться для наблюдения за жизнью. Как на Земле, так и в космосе.

В новом микроскопе используется адаптивная оптическая система, аналогичная той, что используют астрономы. Обычно, её используют для того, чтобы избавиться от помех, генерируемых земной атмосферой. Это достигается за счет специальной осветительной рамы. Аналогичный инструмент был использован и в данном случае.

Вторая адаптивная оптическая система находится под другим углом, чтобы захватывать изображения без искажений освещенной рамки.

Третья система освещает лазером одну из вышеописанных систем, создавая сверхяркую точку света. Данная точка служит маркером, на основе которого проводится коррекция изображений.

Разные ткани дают разное количество искажений. Данные искажения ранее устранялись, для несколько иного метода микроскопии. Зная это, исследователи могут классифицировать объекты и строить на их основе трехмерную модель. Результатом является чрезвычайно сложный набор трехмерных точечных кластеров высокой четкости, которые иллюстрируют жизнь клеток.

Но что именно можно рассмотреть благодаря данной технологии? Например то, как иммунные клетки пробираются сквозь ткань внутреннего уха рыбок данио. Или движение раковой клетки, внутри живой ткани. Или можно буквально погрузиться вовнутрь спинного мозга и наблюдать, как формируются нейронные цепи.

Это просто потрясающее достижение, поскольку данная визуализация не нуждается в специфических красителях. Которые в свою очередь ранее применялись для отслеживания развития болезней.

Но в чем преимущество подобной технологии? Тщательная детализация и высокое разрешение позволяют увидеть, например, структуру ферментов, которые отвечают как за процесс старения, так и за развитие раковых опухолей.

Это, в свою очередь, позволяет использовать различные механизмы для спасения клеток. Или более глубоко разбираться в структурах критически важных белковых комплексов.

Новая технология также помогает решить одну из основных проблем с текущей сотовой визуализацией, которая обычно требует свет высокой интенсивности. Насколько высокой? Примерно в несколько тысяч или миллионов раз ярче, чем сияние Солнца в пустыне. Именно такую характеристику дал физик Эрик Бетциг, автор проекта. Но такая интенсивность может легко травмировать живые клетки. Или заставить их проявлять аномальное поведение. Новая методика использует куда более лояльный свет.

Это огромный скачок в области микроскопии. Но данное устройство довольно большое (оно полностью занимает 3-х метровый стол). Эрик Бетциг и исследовательская группа работают над версией следующего поколения, которая должна быть намного меньше.

Первая машина, которую они построят, отправится в усовершенствованный центр обработки изображений Janelia, где у ученых всего мира будет возможность использовать данный аппарат. Также группа также планирует адаптировать устройство под взаимодействие с другим лабораторным оборудованием.

По расчетам ученых, в течение десяти лет, данный аппарат будет доступен на широком рынке.

Филипп Дончев