Новый микроскоп позволяет заглянуть в центр клетки

Исследователи из Лондонского университета королевы Марии разработали новый метод микроскопии, который впервые позволяет видеть крошечные структуры внутри «центра управления» клетки — её ядра.

Проблема существующих методов

Современные методы сверхвысокого разрешения (флуоресцентная микроскопия) позволяют изучать структуры размером менее 200 нанометров. Однако их ключевой недостаток — возможность получения чётких изображений только структур у дна клетки. Поскольку ядро находится в её центре, а бактериальные и вирусные инфекции могут возникать в любой части клетки, это серьёзно ограничивает биологов.

Решение: система SDSI

Новая система, названная Spinning Disk Statistical Imaging (SDSI), решает эту проблему. Она сочетает:

• Спиннинг-дисковый микроскоп, который быстро создаёт сфокусированные изображения, устраняя рассеянный свет с помощью диска с массивом крошечных отверстий.
• Новые флуоресцентные зонды, способные быстро переключаться между ярким и тёмным состоянием.

Эта комбинация позволяет получать изображения структур размером до 80 ном и менее в любой части клетки, что примерно в 3 раза меньше предела стандартных световых микроскопов.

Что удалось увидеть

С помощью SDSI учёные визуализировали:

• Хроматин — белковую структуру, контролирующую экспрессию ДНК, и ядерную оболочку.
• Фокальные адгезии — субклеточные макромолекулы, с помощью которых клетка прикрепляется к окружающей среде.
• Белковые комплексы в ядре размером менее 200 нм, что ранее было невозможно.

Перспективы и доступность

Технология открывает новые возможности для изучения стволовых клеток, понимания таких заболеваний, как артрит, и развития наномедицины. Разработчики специально стремились сделать метод рентабельным и простым в использовании для учёных, не являющихся экспертами в оптической физике. Дальнейшая работа будет направлена на улучшение флуоресцентных зондов и применение метода, например, для изучения процесса инвазии при раке.

Исследование, описывающее разработку и анализ системы SDSI, опубликовано в журнале PLOS ONE.