Новый метод визуализации предлагает беспрецедентный обзор клеток внутри и снаружи
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 трехмерные 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 разрушает образец. Другие методы, такие как флуоресцентная микроскопия, не повреждают образец, но у нее недостает разрешения.
Итак, для нового исследования ученые из EPFL начали с разработки собственной техники визуализации. Она основана на существующей методике, называемой сканирующей зондовой микроскопией, при которой в образец проникает острие 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).
Ученые объединили эту новую технику SICM с существующей, называемой стохастической визуализацией оптических флуктуаций (SOFI), 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.
«Мембрана клетки — это место, где она взаимодействует с окружающей средой», — говорит Самуэль Мендес Лейтау, 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, они могут отслеживать процессы во времени в масштабе от секунды до нескольких дней. В ходе испытаний команда ученых 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.
Исследование было опубликовано в двух статьях, опубликованных в журналах ACS Nano и Nature Communications. Команда описывает работу на видео ниже.