3D-световая микроскопия показала передвижение клеток внутри эмбриона

  • 23 апреля, 2018
    0 Comments

    Исследователи из Медицинского института Говарда Хьюза доработали методику флюоресцентной микроскопии таким образом, что с ее помощью стало возможным снимать с высоким разрешением динамические процессы, происходящие в живом организме. Возможности микроскопии светового листа, совмещенной с адаптивной оптикой (AO-LLSM), ученые продемонстрировали в статье в Science. Пример визуализации процессов, например, съемки передвижения иммунных клеток в эмбрионе рыбки, представлены в редакционной статье Nature.

    Расширение возможностей световой микроскопии, в частности, разработка флюоресцентной микроскопии высокого разрешения, сегодня позволяет рассматривать даже трехмерные фрагменты живых тканей. Пионерские работы по преодолению дифракционного предела разрешения светового микроскопа и разработке методов неинвазивной флюоресцентной визуализации принадлежат Эрику Бетцигу, Штефану Хеллу и Уильяму Мернеру. За свои достижения эти ученые были удостоены Нобелевской премии по химии в 2014 году.

    Одна из последних разработок Бетцига — флюоресцентная микроскопия плоскостного освещения (light sheet fluorescence microscopy) — позволяет визуализировать объемные живые биологические образцы в течение длительного времени. Ее модификация, микроскопия светового листа с дискретным освещением (lattice light sheet microscopy — LLSM) позволяет добиться визуализации быстрых динамических процессов. В основе этих методов лежит быстрое сканирование образца тонким плоским пучком света, которое позволяет накапливать большое количество двумерных изображений, которые затем объединяют в трехмерную модель.

    Тем не менее, эти методы имеют свои ограничения. Так, неоднородность окружающих тканей вносит искажения при детекции сигнала, что уменьшает разрешение картинки. Даже в отсутствие искажений высокое разрешение требует высокой интенсивности облучения, которое может повредить живой образец. Поэтому получение самых качественных изображений все равно требовало фиксации и специальной подготовки образцов.

    В новой публикации команда Бетцига смогла обойти эти ограничения и представила комбинированную технику микроскопии, при помощи которой ученые смогли пронаблюдать за множеством разных процессов прямо в живом организме. Так, авторы засняли движение клатриновых пузырьков, динамику клеточных органелл, рост отростков нервных клеток в формирующемся спинном мозге и перемещение иммунных клеток в эмбрионе модельной рыбки данио-рерио. К примеру, на представленном ниже видео показана миграция клеток иммунитета в перилимфатическое пространство внутреннего уха эмбриона.

    Для улучшения метода LLSM ученые использовали методы адаптивной оптики, применяемые в конструировании наземных астрономических телескопов. Авторы измеряли величину искажений при детекции специальной флюоресцентной метки и корректировали их изменением формы адаптивного зеркала. Комбинированная техника получила название AO-LLSM. Уменьшить фототоксичность пучка удалось при помощи ограничения освещения только тонкой плоскостью образца без облучения его основного объема.

    Авторы работы надеются, что их разработка поможет сделать качественный скачок в исследовании клеток в их естественном окружении. Сейчас инженеры работают над уменьшением стоимости и увеличением компактности микроскопа, который, по их словам, пока занимает трехметровый стол.

    Оригинал: Портал "N+1" Дарья Спасская https://nplus1.ru/news/2018/04/21/AO-LLSM

  • Экспертная колонка

    17 февраля 2020
    Выращивание новых органов из стволовых клеток, генная терапия, редактирование генома, клонирование, генетически модифицированные организмы... Наверное, нет сегодня более горячих и актуальных тем, чем эти. В то же время трудно найти темы, которые бы сопровождались таким количеством мифов, как вышеперечисленные. Внести ясность в эту сложную и интересную проблематику мы попросили академика Всеволода Арсеньевича Ткачука, декана факультета фундаментальной медицины, директора Института регенеративной медицины МГУ им. М.В. Ломоносова.
  • Видео недели

    Компания Abcam за 2 минуты познакомит вас с основными прорывами в области биомедицины за последние 20 лет. 

  • Twitter лента