Наноразмерное окно в биологический мир

Ученые из Института исследований ВТК Кэрилион (Вирджиния) совершили крупный шаг вперед в визуализации биологических структур — они разработали метод их прямой визуализации в естественной среде на фундаментальном уровне.

Суть метода

Техника основана на создании микрофлюидной камеры:

• Две микросхемы из нитрида кремния с окнами в центре сжимаются, оставляя зазор в 150 нанометров.
• Этот карман заполняется жидкостью, имитирующей естественную среду изучаемой биологической структуры.
• Чтобы удержать свободно плавающие структуры для получения качественного изображения, внутренняя поверхность микросхемы покрывается биологическими «якорями» (например, антителами), которые захватывают и фиксируют объект, например, вирус.

Экспериментальное подтверждение

В исследовании, опубликованном в Lab on a Chip, метод был успешно испытан на ротавирусе — основном возбудителе тяжелой диареи у детей, ежегодно уносящем более 450 000 жизней в развивающихся странах.

• Ученые работали с двухслойными частицами ротавируса — формой вируса на втором этапе его жизненного цикла, когда он готов использовать механизмы клетки для репликации.
• Антитела к вирусу на поверхности микросхемы захватили ротавирусы, введенные в камеру.
• Визуализация проводилась с помощью просвечивающего электронного микроскопа.

Результаты совпали с данными, полученными традиционными методами подготовки образцов (замораживанием), доказав точность новой технологии. Это первая в мире визуализация объектов такого масштаба в жидкости.

Значение и перспективы

Технология открывает путь к преодолению ключевого ограничения структурной биологии — отсутствия данных о динамике процессов в реальном времени.

«Разница — как между видом Хана Соло, замороженного в карбоните, и тем, как он ходит и стреляет в штурмовиков», — поясняет Дебора Келли, ведущий автор исследования.

Следующая цель — развитие метода для наблюдения за биологическими структурами в действии. В частности, Сара Макдональд, соавтор работы, планирует изучить, как собирается ротавирус, чтобы создать более эффективные средства борьбы с ним.