Современная микроскопия сталкивается с серьезным противоречием: чтобы разглядеть мельчайшие детали клетки, нужен мощный свет, но именно он нередко повреждает живой образец. Исследователи из Чжэцзянского университета в Китае предложили принципиально иной путь — использовать для визуализации не внешний источник света, а собственное химическое свечение клеток. Новая платформа REID позволяет получать сверхчеткие изображения, не подвергая клетки разрушительному воздействию лазеров.
Ключевым прорывом стало резкое усиление естественной люминесценции клеток. Ученые выяснили, что замена стандартного реагента на буфер бис‑трис увеличивает свечение в тысячу раз. Благодаря этому снимки удается делать всего за 20 миллисекунд — этого достаточно, чтобы зафиксировать даже очень быстрые процессы. При этом платформа объединяет химическую и биологическую люминесценцию с компьютерной обработкой: алгоритмы отслеживают, как слабое свечение мерцает и смещается во времени, а затем математически реконструируют изображение, убирая шум и повышая детализацию до примерно 100 нм.
Сочетание электрического контроля с оптической фокусировкой микроскопа позволило создать трехмерную карту клеточного скелета, разрешая структуры, расположенные на расстоянии всего 116 нанометров друг от друга по горизонтали и 235 нанометров по вертикали
Эффективность метода проверили на примере ракового маркера РЭА: оказалось, что REID в восемь раз чувствительнее стандартной флуоресцентной микроскопии.
Еще одно важное преимущество — щадящее воздействие на клетки. Если традиционные лазерные микроскопы вызывают выцветание красителей уже через 18 минут, то новая технология позволяет вести непрерывную съемку до 41 часа. За это время исследователи смогли проследить, как митохондрии перемещаются, делятся и сливаются. Наблюдения выявили два разных способа транспортировки этих энергетических станций: одни движутся по прямым траекториям с равномерной скоростью, другие следуют извилистым маршрутом и периодически останавливаются. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.
Метод открывает перспективы для более точной диагностики и детального изучения динамики живых клеток. В будущем такие технологии могут стать основой для новых инструментов визуализации, которые будут одновременно и сверхточными, и максимально бережными по отношению к биологическим образцам.
Ранее Наука Mail рассказывала, что новые микроскопы смогут проследить за электронами.