Этот пост добавлен читателем Naked Science в раздел «Сообщество». Узнайте как это сделать по ссылке.

5

Новый метод сверхразрешающей микроскопии позволил наблюдать клетки в реальном времени

Новый метод флуоресцентной микроскопии позволяет получать изображения сверхвысокого разрешения всего за один снимок, открывая ученым новые возможности для наблюдения за происходящими внутри клеток процессами.

Изображение внешней мембраны митохондрий, полученное с помощью метода SPIFFI (слева), в сравнении с широкопольной микроскопией (справа) / © EPFL
Изображение внешней мембраны митохондрий, полученное с помощью метода SPIFFI (слева), в сравнении с широкопольной микроскопией (справа) / © EPFL

Метод получил название SPIFFI — Spatial Polarization-Induced Fluorescence Fluctuation Imaging, или визуализация флуктуаций флуоресценции, индуцированных пространственной поляризацией. Его разработали исследователи Вэй Го, Лели Фелетти и Александра Раденович.

Статья с подробным описанием SPIFFI недавно была опубликована в журнале Nature. Хотя технические детали метода выходят далеко за рамки этой статьи, главный принцип заключается в использовании поляризации флуоресцентного света для преодоления ограничений традиционной сверхразрешающей микроскопии.

Сверхразрешающая микроскопия произвела настоящий переворот в клеточной биологии, позволив исследовать клеточные структуры, размеры которых слишком малы для наблюдения с помощью обычных световых микроскопов. Однако традиционные методы часто требуют получения серии из сотен и даже тысяч отдельных изображений. Для живых клеток это создает серьезную проблему — а во многих случаях делает наблюдение практически невозможным, поскольку клеточные структуры постоянно движутся.

Сотрудница Лаборатории биологии наноразмерных объектов (LBEN) Инженерной школы Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) Александра Раденович, отметила, что SPIFFI «позволяет фиксировать быстро протекающие процессы внутри клеток и одновременно проводить высокопроизводительную многомерную съемку, выходящую за пределы возможностей обычных микроскопов».

По сути, предыдущие методы использовали информацию о времени для повышения пространственного разрешения, однако такой подход плохо работает с живыми клетками.

В основе SPIFFI лежит свойство флуоресцентных молекул испускать поляризованный свет. Это означает, что световые волны, излучаемые молекулой, колеблются преимущественно в определенных направлениях в зависимости от ориентации самой молекулы. SPIFFI разделяет этот флуоресцентный свет на четыре канала, чувствительных к поляризации, а затем сравнивает полученные изображения, чтобы восстановить ранее скрытые детали структуры.

В ходе экспериментов исследователи показали, что SPIFFI способен вдвое повысить разрешение изображения, причем для этого достаточно одного кадра вместо сотен или тысяч. Метод позволяет различать структуры размером около 160–170 нанометров и уже был использован для детальной съемки таких процессов, как деление и слияние клеток.

При использовании предыдущих методов получение большого количества изображений позволяло сформировать лишь один кадр со сверхвысоким разрешением. SPIFFI, напротив, обеспечивает сверхразрешение для каждого кадра, а значит, теперь ученые могут создавать видеозаписи живых клеток со сверхвысоким разрешением.

Особенно перспективно то, что оптическое оборудование SPIFFI можно интегрировать в уже существующие флуоресцентные микроскопы. Это делает технологию значительно практичнее по сравнению с созданием специализированной установки с нуля.

Сейчас исследователи работают над дальнейшим уменьшением размеров системы SPIFFI, что должно сделать ее еще удобнее для практического применения.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl (Cmd) + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK

Комментарии

Написать комментарий
Предстоящие мероприятия
13 сентября, 12:57
Марк Чернов

Американские ученые разработали готовые к использованию Т-клетки из стволовых клеток пуповинной крови, способные эффективно атаковать злокачественные опухоли солидного типа. Новые клетки научили искать рак сразу двумя способами, а одна доза препарата остановила рост опухолей у мышей без опасных побочных эффектов. В перспективе технология позволит наладить массовое производство и заморозку тысяч недорогих доз препарата.

13 сентября, 10:34
Марк Чернов

Американские ученые выяснили, что ожирение способствует развитию рака молочной железы из-за утраты естественного защитного механизма. Жировые клетки здорового организма выделяют соединение, которое уничтожает злокачественные клетки. При наборе веса выработка этого вещества прекращается, что лишает организм его природной защиты.

11 сентября, 10:25
Александр Березин

Современная космология до недавнего времени опиралась на так называемый космологический принцип, по которому у Вселенной нет какого-то выделенного направления. И наблюдатель в любой ее точке должен видеть однородную в этом смысле картину. Астроном из Северокавказской астрофизической обсерватории показал, что это не так даже для очень древней Вселенной.

9 сентября, 22:44
Александр Березин

Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?

7 сентября, 11:15
Росатом

Акционерное общество «Росатом — Возобновляемая энергия» построит в Амурской области завод по сборке элементов ветрогенераторов. Оборудование потребуется для будущих ветроэлектростанций на Дальнем Востоке. Сейчас крупные детали производят практически в другом конце страны. Собирать крупные узлы на месте будет дешевле, чем везти их.

8 сентября, 15:58
Елизавета З.

В конце августа 2026 года американские военные впервые применили высокоэнергетическую лазерную систему. С тех пор активность дронов у мексиканской границы снизилась примерно на 75%.

9 сентября, 22:44
Александр Березин

Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?

28 августа, 15:43
Татьяна Зайцева

Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.

19 августа, 18:31
Александр Березин

После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.

[miniorange_social_login]