Микроскопический мир клеток и бактерий невероятно важен для понимания, но его сложно изучить в деталях, особенно без вреда для субъектов. Исследователи из EPFL разработали новую технику микроскопии, которая объединяет две существующие, что позволяет ученым создавать 3D изображения клеток внутри и снаружи с высоким разрешением.
Ученым доступно множество различных методов получения изображений с помощью микроскопа, но у всех есть свои плюсы и минусы. Электронная микроскопия может выявить сложные детали поверхности образца, но ее нельзя использовать на живых клетках, потому что интенсивность электронного луча губит образец. Другие методы, такие как флуоресцентная микроскопия, не повреждают образец, но придется заплатить за это низким разрешением.
Итак, для нового исследования исследователи из EPFL (Федеральной политехнической школы Лозанны, Швейцария) начали с разработки собственной техники визуализации. Она основана на существующей методике, называемой сканирующей зондовой микроскопией, при которой образец проникает острием зонда, чтобы отобразить его поверхность. Однако это агрессивно для клеток, поэтому команда EPFL заменила этот зонд стеклянной нанопорой, которая измеряет поток ионов без необходимости прикасаться к образцу. Они назвали этот метод сканирующей микроскопией ионной проводимости (SICM, scanning ion conductance microscopy).
Команда объединила эту новую технику SICM с существующей, называемой стохастической визуализацией оптических флуктуаций (SOFI, stochastic optical fluctuation imaging), которая может заглядывать внутрь клеток, чтобы наблюдать за различными молекулами и процессами, происходящими в них. Эти два метода вместе позволяют ученым одновременно получать трехмерные изображения высокого разрешения внутренней и внешней поверхности клеток.
Новый метод визуализации с помощью микроскопии позволяет ученым наблюдать за целым рядом клеточных процессов. Фото: LBNI-LBEN
«Мембрана клетки - это место, где она взаимодействует с окружающей средой», - говорит Самуэль Мендес Лейтау (Samuel Mendes Leitão), автор исследования. «Здесь происходят многие биологические процессы и морфологические изменения, например, при заражении клеток. Наша система позволяет исследователям анализировать молекулярные структуры внутри клетки и определять, как они соотносятся с динамикой мембраны».
Возможно, самое главное, исследователи могут отслеживать процессы во времени в масштабе от секунды до нескольких дней. В ходе испытаний команда смогла наблюдать, как клетки млекопитающих перемещаются, общаются, дифференцируются, поглощают молекулы через свои мембраны и заражаются бактериями.
Исследователи говорят, что новая технология будет очень полезным инструментом для биологии инфекций, иммунологии и нейробиологии, но также может найти применение в других областях, таких как энергетика, для таких вещей, как производство солнечного топлива.
Исследование было опубликовано в двух исследованиях, опубликованных в журналах ACS Nano и Nature Communications. Команда описывает работу на видео ниже.
Новый метод визуализации дает представление о том, как работают клетки.
Источник: EPFL
