Микроскоп нового поколения способен визуально анализировать клеточную активность на микро- и наноуровнях без использования специальных красителей.
Исследователи из Токийского университета создали уникальный микроскоп, который может фиксировать сигнал в диапазоне, превышающем возможности традиционных устройств в 14 раз. Устройство работает без маркеров, что исключает использование красителей и сохраняет целостность клеток даже при длительном наблюдении. Эти характеристики делают прибор перспективным инструментом для фармацевтики и биотехнологий.
История микроскопа берет начало в XVI веке. Со временем устройства эволюционировали, получая узкую специализацию. Прогресс сопровождался необходимостью идти на компромиссы. Количественная фазовая микроскопия (QPM) использует рассеянный свет для визуализации структур на микромасштабах, что эффективно для получения детализированных изображений сложной клеточной архитектуры. Однако QPM не подходит для обнаружения ультрамалых частиц. Интерферометрическая микроскопия рассеяния (iSCAT) работает иначе: фиксируя рассеянный свет, она может обнаружить мельчайшие структуры, вплоть до одиночных белковых молекул. Несмотря на то что iSCAT отслеживает отдельные частицы и фиксирует динамику изменений внутри клеток, она не обладает широким полем зрения, доступным при использовании QPM.
Специалисты решили выяснить, сможет ли одновременная фиксация света, исходящего в обоих направлениях, компенсировать недостатки существующих методов и продемонстрировать активность клеток в широком диапазоне размеров и скоростей движения на одном изображении. Для проверки данной концепции и подтверждения эффективности нового микроскопа они наблюдали за процессом гибели клеток. В ходе одного из экспериментов удалось получить уникальное изображение, объединяющее информацию о свете, направленном вперед и назад.
Команда смогла обнаружить как крупные клеточные компоненты («микро»), так и крайне мелкие частицы («нано»). Сопоставление характеристик прямого и обратного рассеянного света позволило ученым определить размеры отдельных элементов и показатели их преломления, которые определяют угол отклонения луча при прохождении через вещество.
«Наш следующий шаг — изучение еще более миниатюрных объектов, таких как экзосомы и вирусы. Нам предстоит тщательно проанализировать их форму и показатель преломления в различных биологических образцах. В то же время мы собираемся углубленно исследовать механизм гибели клеток, проводя контроль состояния и проверяя выводы альтернативными методами», — заключают авторы исследования.
Тем временем российские ученые построили компьютерную модель «починки» ДНК.
Фото: hi-tech.mail.ru