Новый метод объёмной визуализации позволит заглянуть внутрь живых клеток

Учёные из университета Иллинойса (University of Illinois) разработали новую технику визуализации, которая позволяет в мельчайших подробностях рассмотреть строение живых клеток с помощью обычного светового микроскопа без использования красителей и прочих химических веществ.

Напомним, что сегодня микробиологи для исследования клеток вынужденно прибегают к использованию токсичных веществ, ультрафиолетового излучения и механическим нагрузкам. Все эти составляющие, как правило, убивают хрупкие биологические образцы, а значит, одни и те же клетки невозможно изучить, к примеру, в динамике.

Метод под названием дифракционная томография белого света (white-light diffraction tomography) не уничтожает исследуемые объекты и не влияет на их жизнедеятельность. Таким образом он открывает биологам беспрецедентные возможности для изучения сложных клеточных процессов, таких как реакция на лекарственные препараты или дифференцировка стволовых клеток.

"Одна из задач визуализации клеток состоит в том, чтобы показать, как они функционируют, — говорит руководитель исследования Габриэль Попеску (Gabriel Popescu) в пресс-релизе университета. – Красители влияют на клеточные функции и мешают исследованию. Наша техника не препятствует жизненным процессам, и мы видим их естественный ход".

Команда разработчиков использовала обыкновенный световой микроскоп, который можно найти в любой лаборатории, и дополнила его специальным компонентом, необходимым для создания компьютерных 3D-образов.

Изменяя фокусное расстояние микроскопа, исследователи получают множество изображений поперечного сечения клетки на разной глубине. Затем, как и в обычной магнитно-резонансной и компьютерной томографии, отдельные снимки объединяют в трёхмерную модель.

Техника использует белый свет, который безопасен для живых клеток. Широкий спектр длины волны позволяет избежать проблем с помехами и шумами, свойственными лазерным микроскопам.

Как сообщается в статье, опубликованной в издании Nature Photonics, создание детальной трёхмерной модели из сотни отдельных слоёв занимает всего один час.

С помощью нового метода можно неоднократно исследовать одну и ту же клетку на протяжении её жизни, посмотреть, как она растёт и как перемещаются внутри неё органеллы.

Авторы отмечают, что их технология будет интересна не только биологам, но и физикам. Она впервые позволяет детально исследовать, что происходит со светом, когда он проходит через живые клетки.

Чтобы реализовать коммерческий потенциал технологии световой дифракционной томографии, Попеску и его коллеги учредили компанию Phi Optics.