Гибридный микроскоп отображает 3D-расположение молекул в клетках

Международная исследовательская группа из Морской биологической лаборатории (MBL) создала инновационный микроскоп, объединяющий технологии поляризованной флуоресценции и двухсторонней световой микроскопии (diSPIM). Этот революционный прибор впервые позволяет одновременно наблюдать за полным трёхмерным положением и ориентацией молекулярных структур, таких как меченые белки внутри клеточных систем.

«Существуют значительные биологические процессы, которые просто невозможно выявить, лишь наблюдая перемещения молекулы», – комментирует первый автор исследования, Талон Чендлер из CZ Biohub, Сан-Франциско.

Одним из уникальных применений нового микроскопа можно считать изучение митотического веретена делящихся клеток — задача, которая долгое время представляла собой серьезную научную проблему. Как объясняет соавтор исследования, старший научный сотрудник MBL Рудольф Ольденбург, традиционная микроскопия, включающая использование поляризованного света, обеспечивает качественное изучение веретена только в случае его расположения в плоскости, перпендикулярной угол обзора. При изменении угла наклона данные становятся недостоверными. Недавно разработанный инструмент позволяет адаптироваться к изменению углов и одновременно запечатлевать трёхмерную ориентацию и положение молекулярных структур веретена (микротрубочек).

Идея создания такого микроскопа зародилась в 2016 году, когда учёные занимались исследовательской работой с уже существовавшей установкой diSPIM. Основное преимущество данного микроскопа заключается в двух независимых оптических путях, пересекающихся на образце под прямым углом, что позволяет осуществлять освещение и визуализацию из двух различных точек одновременно. В процессе обсуждений исследователи поняли, что данный инструмент может преодолеть ограничения, свойственные поляризационной световой микроскопии, связанные со сложностью поляризованного освещения вдоль пути света.

Группа исследователей снабдила систему diSPIM жидкокристаллическими модулями для корректировки направления входящей поляризации. Талон Чендлер и Мин Го проделали значительную работу над алгоритмами обработки данных, чтобы в итоге добиться полноценных трёхмерных реконструкций молекулярных ориентаций.

В данный момент исследовательская команда сосредоточена на повышении скорости системы для наблюдения за изменениями положения и ориентации биологических структур в живых образцах в режиме реального времени. Они также надеются, что разработка новых флуоресцентных зондов позволит расширить спектр исследуемых биологических структур.

Источник: iXBT