Техника микроскопии, разработанная исследователями из Лондонского университета королевы Марии, представляет собой серьезный прорыв для клеточных биологов, поскольку позволяет им глубоко исследовать структуры внутри клетки, такие как вирусы, бактерии и части ядра.
Последние достижения в оптической физике позволили использовать флуоресцентную микроскопию для изучения сложных структур размером менее 200 нанометров (нм) — примерно в 500 раз меньше ширины человеческого волоса.
Эти методики называются микроскопией сверхвысокого разрешения.
Недостатком таких методов является то, что они позволяют получить очень четкие изображения структур, находящихся на дне клетки. Поскольку ядро - «центр управления» клетки — находится в середине клетки, и бактериальные и вирусные инфекции могут возникать в любом месте клетки, этот метод имеет значительные ограничения для биологов.
Это исследование показывает, как эти проблемы были преодолены с помощью недавно разработанной системы визуализации, позволяющей отображать структуры размером до 80 нм или меньше в любом месте клетки. Система статистической визуализации вращающегося диска (SDSI) была разработана доктором Невином Хосни, биоинженером, работающим с профессором Мартином Найтом в Школе инженерии и материаловедения, и доктором Энн Уиллер, руководителем отдела визуализации в Институте Близард Королевы Марии.
Доктор Энн Уиллер сказала: «Микроскоп с вращающимся диском дает сфокусированные изображения с высокой скоростью, потому что у него есть диск с множеством крошечных отверстий, которые удаляют расфокусированный свет. Мы объединили этот микроскоп с новыми флуоресцентными датчиками, которые быстро переключаются между ярким и темным состоянием.
Эта система теперь позволяет нам видеть структуры в три раза меньше, чем обычно можно увидеть с помощью стандартных световых микроскопов.
«Мы смогли визуализировать хроматин, то есть структуру белка, которая контролирует экспрессию ДНК и ядерную оболочку. Мы также использовали этот метод для получения изображений фокальных спаек — субклеточных макромолекул, которые клетка использует для прикрепления к окружающей среде.
"Хотя раньше эти структуры можно было увидеть, наш метод обеспечивает большую степень детализации. Это также позволяет нам смотреть на белковые комплексы, размер которых в ядре меньше 200 нм, чего раньше не делали."
Микроскоп размещается в отдельном помещении с тщательно контролируемой средой для минимизации вибраций.
Профессор Найт добавил: «Микроскопия со сверхвысоким разрешением — важный шаг вперед, и мы с нетерпением ждем возможности использовать эту технологию в широком спектре приложений, от поведения стволовых клеток до понимания артрита или развития наномедицины."
Доктор Уиллер работал с коллегами по всей королеве Марии, чтобы сделать эту технику рентабельной и простой в использовании для ученых, не являющихся экспертами в оптической физике.
Д-р Уиллер добавил: «Мы продолжим разработку технологии для улучшения флуоресцентных зондов, используемых для этого метода, а также будем применять ее к клеточным процессам, таким как инвазия при раке."
Разработка и анализ системы SDSI опубликованы в журнале PLOS ONE.