Новые методы улучшают супер-разрешающую микроскопию для более четкого изображения внутри клеток

Новые методы улучшения техник супер-разрешающей микроскопии дают биологам более ясное и полное представление о внутренней работе живых клеток.

Новая статья в Nature Biotechnology из лаборатории Шроффа в исследовательском кампусе Джанелия Медицинского института Говарда Хьюза (HHMI) описывает два практических способа улучшить аксиальное (или z) разрешение 3D-микроскопии структурированного освещения (3D-SIM). Эта техника для наблюдения за живыми клетками была разработана бывшим руководителем группы в Джанелии Матсом Густафссоном, умершим в 2011 году.

В 3D-SIM и других методах флуоресцентной микроскопии аксиальное разрешение изображения часто размыто. Это означает, что исследователи могут четко видеть детали в двух измерениях (плоскости x и y), но детали в третьем измерении (плоскость z) получаются нечеткими. Предыдущие попытки решить эту проблему было трудно реализовать на практике.

Проект под руководством Сюэсун Ли, постдока в лаборатории Шроффа, разработал два практических способа решения проблемы.

1. Метод с зеркалом: к микроскопу добавляется зеркало, чтобы создать дополнительный луч света. Это меняет интерференционную картину и позволяет получить более тонкое и четкое разрешение вдоль оси z.
2. Метод с глубоким обучением: сначала искусственно размываются четкие оси x и y, чтобы они выглядели как размытая ось z. Затем нейронная сеть обучается "восстанавливать" эти размытые изображения. После обучения сеть использует полученные знания, чтобы "убрать" размытие с оси z.

Оба метода предоставляют практичный и эффективный способ улучшить аксиальное разрешение в 3D-SIM. Это позволяет ученым четко рассматривать органеллы внутри клеток во всех направлениях и потенциально открывать новые данные о клеточных компонентах.

Новые методы можно использовать для улучшения других микроскопов. Команда работает над применением методов к более толстым образцам. Некоторые из тех же концепций также могут быть полезны в методах визуализации, которые разрабатываются для использования биологами в новой исследовательской области Джанелии — 4D Cellular Physiology.