Новый способ визуализации позволяет раскрыть микроскопические сети волокон, которые многие годы оставались незамеченными в образцах тканей.
Каждая ткань в организме состоит из тонких волокон, обеспечивающих координацию движений, функций и взаимодействия органов. Несмотря на значимость этих миниатюрных структур, их изучение долгое время было сложной задачей. Команда ученых под руководством Мариоса Георгиадиса из Stanford Medical разработала новый метод визуализации, который позволяет видеть эти почти невидимые тканевые волокна с высокой детализацией и минимальными затратами ресурсов.
Метод, названный вычислительной визуализацией рассеянного света ComSLI, позволяет определять расположение и структуру волокон тканей с точностью до микрометра на гистологических образцах любого возраста. Принцип работы ComSLI прост: свет, сталкиваясь с микроскопическими структурами, рассеивается в разные стороны, и характер этого рассеяния зависит от направления волокон. Путем вращения источника света и измерения изменений интенсивности рассеяния можно вычислить направление волокон в каждой точке образца.
Для реализации ComSLI требуется лишь вращающийся светодиодный источник света и камера микроскопа, что делает установку более доступной по сравнению с другими методами передовой микроскопии. Полученное изображение обрабатывается специальным программным обеспечением, которое создает карту ориентации и плотности волокон.
По мнению специалистов, метод универсален и подходит как для стандартных препаратов, применяемых в клинических лабораториях, так и для замороженных или специально обработанных образцов. Одним из основных преимуществ является возможность повторного анализа ранее сохраненных препаратов, срок хранения которых составляет десятилетия. Это дает возможность получать новую информацию без ущерба для исходного образца.
Одно из ключевых направлений исследования касалось гиппокампа — важного участка мозга, который играет центральную роль в процессах запоминания и воспроизведения воспоминаний. Он часто страдает на ранних стадиях развития нейродегенеративных заболеваний. Сравнение гистологического среза гиппокампа пациента с болезнью Альцгеймера и аналогичного среза здорового мозга показало значительное снижение числа перекрестов волокон, соединяющих отделы гиппокампа. Главный проводящий сигнал связи с памятью — перфорантный путь — заметно ослабел и стал плохо различимым. В то же время здоровый гиппокамп характеризовался плотной сетью взаимопроникающих волокон, охватывающих всю область.
Метод ComSLI, изначально разработанный для изучения мозга, оказался эффективным и при исследовании других типов тканей. Ученые успешно применили его для анализа образцов мышечной ткани, костей и кровеносных сосудов. Например, в мышце языка метод позволил выявить четко выраженную слоистую ориентацию волокон, соответствующую подвижности и гибкости органа. При анализе костей эксперты обнаружили коллагеновые волокна, ориентированные вдоль линий механических нагрузок. А в сосудах с помощью ComSLI была выявлена уникальная последовательность слоев коллагена и эластичных волокон, обеспечивающая баланс прочности и упругости.
Фото: hi-tech.mail.ru