3D-окно в клеточный мир.
3D-окно в клеточный мир.
Объединив две технологии обработки изображений, ученые теперь могут наблюдать в беспрецедентных трехмерных деталях жизнь и поведение клеток в реальной среде.
Физик Эрик Бетциг, руководитель группы в Исследовательском кампусе Медицинского института им. Ховарда Хьюза, сообщает о работе 19 апреля 2018 года в журнале Science .
Ученые наблюдали живые клетки с помощью микроскопов в течение сотен лет, но, как правило, это происходило с клетками, размещенными на стеклянных подложках, при интенсивном световом облучении, которое оказывало влияние на поведение клеток. Это обстоятельство ставит под сомнение соответствие результатов таких наблюдений поведению клеток в реальном организме. Бетциг говорит: «Это вызывает сомнение в том, что мы не видим клетки в их родном государстве, в организме, в котором они эволюционировали».
Микроскопы, наиболее часто используемые для изучения внутриклеточных процессов, обычно слишком медленны, чтобы следить за действием в 3D. По словам Бетцига, эти микроскопы облучают клетки светом в тысячи и миллионы раз более интенсивными, чем пустынное солнце. «Это также способствует нашему страху, что мы не видим клетки в их естественной, безударной форме."
«Часто говорят, что увидел, в то и поверил, но когда дело доходит до клеточной биологии, я думаю, что более подходящее выражение:« Когда мы сможем поверить в то, что видим? », Добавляет он.
Чтобы справиться с этими проблемами, Бетциг и его команда объединили две технологии микроскопии, о которых они впервые сообщили в 2014 году, в том же году он получил Нобелевскую премию по химии. Чтобы выделить отражение от клеток, погребенных внутри организмов, исследователи обратились к адаптивной оптике - той же технологии, которую использовали астрономы, чтобы обеспечить четкие взгляды на отдаленные небесные объекты через турбулентную атмосферу Земли. Затем, чтобы быстро отразить внутреннюю динамику этих клеток в 3D, команда использовала новую систему освещения — «латентную световую микроскопию», которая выделяет короткие лучи света, не успевающие повредить мельчайшие клетки. Эта технология быстро и многократно фиксирует ультратонкие проекции через камеру, приобретая серию двумерных изображений, и затем создавая трехмерный фильм с высоким разрешением субклеточной динамики.
Результаты дают новый взгляд на биологию и показывают шумный мегаполис в действии на субклеточном уровне. В одном фильме из микроскопа огненная оранжевая иммунная клетка безумно извивается, зачерпывая голубые частицы сахара по пути. В другом случае раковая клетка следит за липкими придатками, когда она катится через кровеносный сосуд и пытается закрепиться на стенке сосуда.
Текущий микроскоп заполняет столик длиной 10 футов. «Сейчас это немного монстр Франкенштейна, - говорит Бетциг, который осенью переезжает в Калифорнийский университет в Беркли. Его команда работает над версией следующего поколения, которая должна поместиться на небольшом столе по цене, доступной отдельным лабораториям. Первый такой инструмент поступит в Advanced Imaging Center от Janelia , где ученые могут использовать его во всем мире.
Подготовлено по материалам:
