Новый микроскоп Nano3 позволит заглянуть внутрь клеток с высоким разрешением

Университет Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) первым получил новый двухлучевой микроскоп FEI Scios с адаптацией для работы при криогенных температурах. Он будет установлен в чистой комнате Nanofabrication Cleanroom Facility (Nano3).

Инструмент вызовет интерес у исследователей из разных областей: наноинженерии, материаловедения, аэрокосмической, электротехнической, химической, физической и биологической.

Ключевое преимущество — новая криогенная опция. Она позволит биологам изучать структуры биологических клеток с высоким разрешением, чтобы лучше понять, как клетки функционируют на молекулярном уровне. Это может проложить путь к новым методам лечения и открытию лекарств.

Прототип микроскопа был адаптирован для биологических применений ассистент-профессором Элизабет Вильей и её коллегами из Института биохимии Макса Планка. Теперь Вилья будет развивать методологию в UC San Diego.

Сравнение методов:

• Световая микроскопия (как в работе нобелевского лауреата Роджера Тсьена): позволяет видеть конкретные молекулы в живой клетке в реальном времени, но не показывает окружающую их структуру.
• Электронная микроскопия (метод Вильи): даёт изображения с более высоким разрешением, позволяя видеть и молекулы, и клеточные структуры.

Проблема традиционной электронной микроскопии: клетки нужно высушивать и окрашивать («толстый слой краски»), что скрывает детали. Большинство клеток слишком толстые для такого изучения.

Решение от FEI Scios: инструмент позволяет наномашинировать клетки — уменьшать их толщину до необходимых для электронной микроскопии долей микрона — без искажений образца и при поддержании криогенных температур (температура жидкого азота).

Процесс изучения: Клетки «мгновенно замораживаются» (криофиксация), что останавливает все процессы и фиксирует молекулы в их естественном положении. Затем с помощью крио-электронной томографии создаются 3D-изображения клеток (томограммы), которые можно изучать в системах виртуальной реальности, например, в StarCAVE.

Дополнительное преимущество: изучая тысячи одинаковых структур (например, ядерных пор), замороженных в разный момент времени, можно сделать выводы о клеточной динамике и соотнести эти данные с экспериментами in vivo.

Микроскоп также будет использоваться в запланированных исследованиях нейродегенеративных заболеваний, рака и болезней сердца. Это важный шаг к изучению молекулярных структур в их естественном контексте: от уровня клетки до уровня организма.