Оптическая микроскопия десятилетиями оставалась основным методом, с помощью которого ученые наблюдали жизнь клетки в реальном времени. Но у нее есть предел: быстрые процессы трудно зафиксировать с высокой точностью. Чем быстрее событие, тем меньше фотонов удается собрать, и изображение теряет детали.
Исследователи из Университета Осаки вместе с коллегами из Японии и Европы представили метод криооптической микроскопии — технику, которая позволяет буквально «остановить» клеточные процессы, заморозив их в выбранный момент. Работа опубликована в журнале Light: Science & Applications.
Для этого ученые разработали камеру, способную за доли миллисекунды охлаждать образцы до сверхнизких температур прямо под микроскопом. Такой прием позволяет фиксировать динамику, например, волну кальциевых ионов в клетках сердечной мышцы, и рассматривать ее в трех измерениях с разрешением, недоступным традиционной микроскопии живых клеток.
Заморозка дает возможность увеличить экспозицию в тысячу раз по сравнению с наблюдением живых клеток, чтобы собирать больше света и получать точные количественные данные. Дополнительно систему удалось синхронизировать с ультрафиолетовой стимуляцией, что сделало возможной фиксацию кальциевых волн с точностью до 10 мс.
Метод также позволяет объединять разные способы визуализации. Так, в экспериментах исследователи совместили рамановскую спектроскопию и флуоресцентную микроскопию сверхвысокого разрешения на одних и тех же криофиксированных клетках. Это дало многослойное изображение процессов, которые раньше оставались недоступными.
По словам авторов, новая технология позволяет изучать кратковременные биологические явления — от работы сердечной ткани до нейронной активности — с уровнем точности, которого раньше достичь не удавалось.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, как клетки организма выбирают тактику при заживлении ран.
