Новый метод микроскопии сверхвысокого разрешения визуализирует внутренние структуры и кластеры клеток с помощью активации селективной плоскости

Для изучения живых организмов на всё меньших масштабах учёные разрабатывают новые методы, чтобы преодолеть дифракционный предел — фундаментальное ограничение способности микроскопа фокусироваться на объектах меньше длины волны используемого света.

Один из методов сверхразрешения — микроскопия структурированного освещения, при которой на образец направляют свет с синусоидальным паттерном для получения более чёткого изображения. Однако фоновый свет из областей вне фокуса может «размывать» итоговую картину.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Methods, учёные из Университета Осаки представили новый подход к микроскопии сверхвысокого разрешения для наблюдения структур внутри одиночной клетки или клеточного кластера. Метод основан на выборе только нужной плоскости для визуализации с помощью тонкого «светового листа», направленного перпендикулярно объективу, для активации флуорофоров.

«Мы показали, что активация селективной плоскости позволяет получать изображения плотных микроструктур внутри клеток с исключительной чёткостью, ранее недоступной», — говорит ведущий автор работы Кента Тэмма. Синусоидальный «структурированный» свет избирательно возбуждал лишь тонкую плоскость, где были локализованы активированные флуорофоры, что позволило проводить сверхразрешающую съёмку без фона.

В отличие от предыдущих методов, использовавших случайную эмиссию флуоресценции от одиночных молекул или втор光源 в форме «бублика» для деактивации флуоресцентных источников вне целевой области, новый метод более щадящий для клеток, которые могут повреждаться интенсивным или длительным воздействием света.

Исследователи полагают, что их подход особенно эффективен для изучения живых систем со сложной пространственной структурой, где часто присутствует фоновый свет вне фокальной плоскости. К таким системам относятся органоиды — искусственные сборки разных типов клеток, которые лучше воспроизводят поведение реальных органов по сравнению с клетками, выращенными на плоской чашке Петри.

«Мы ожидаем, что наша техника будет полезна для будущих биологических исследований 3D-клеточных кластеров, включая органоиды», — говорит старший автор работы Кацумаса Фудзита. Это также применимо к другим сложным биологическим системам.

Статья «Selective plane activation structured illumination microscopy» опубликована в Nature Methods.