Новый метод микроскопии позволяет отслеживать механику развития эмбрионов в реальном времени
Ученые из группы Преведеля в EMBL и их коллеги разработали новый метод микроскопии, основанный на явлении бриллюэновского рассеяния, для неинвазивного отслеживания механических свойств развивающихся эмбрионов с высокой скоростью и разрешением.
Почему важна механика клеток
Клетки и ткани обладают не только биологическими, но и важными механическими свойствами, такими как вязкость (мера текучести) и эластичность (способность возвращаться в исходную форму). Эти свойства играют критическую роль в эмбриональном развитии, целостности тканей и патогенезе заболеваний, например, рака.
Проблемы существующих методов
Традиционная бриллюэновская микроскопия имеет два ключевых недостатка:
- Низкая скорость: сбор данных происходит по одной точке за раз.
- Риск повреждения: длительное воздействие света может навредить чувствительным биологическим образцам.
Инновационный подход: LSBM
Новый метод, линейно-сканирующая бриллюэновская микроскопия (LSBM), решает эти проблемы:
- Высокая скорость: сканирование целой линией света вместо точки ускоряет съемку более чем в 100 раз.
- Безопасность и качество: использование ближнего инфракрасного света, новой оптической геометрии и рубидиевой ячейки повышает соотношение сигнал/шум, улучшает разрешение и снижает фототоксичность.
- Мультимодальность: интеграция с усовершенствованным микроскопом светового листа позволяет одновременно визуализировать биомолекулы с помощью флуоресценции и накладывать эту информацию на карту механических свойств.
Доказательство принципа
В качестве доказательства работоспособности метода ученые изучили эмбриональное развитие трех эволюционно далеких видов:
- плодовые мушки (Drosophila)
- мыши
- морской организм Phallusia mammillata
Во всех случаях LSBM позволила в 3D и в реальном времени (на протяжении многих часов) отслеживать динамику механических изменений в развивающихся эмбрионах.
Значение работы
Исследование, опубликованное в Nature Methods, открывает новые возможности для изучения биологических механизмов, поскольку позволяет наблюдать за процессами развития в объеме тканей, а не только на их поверхности.
Работа выполнена в сотрудничестве с несколькими группами EMBL (Элленберга, Диз-Муньоса) и при участии Марии Лептин, бывшего директора EMBO и нынешнего президента Европейского исследовательского совета (ERC).