Технология сверхвысокого разрешения раскрывает внутреннюю работу живых клеток

Прорыв в технологии визуализации обещает изменить наше понимание внутренней работы живых клеток и дать новые данные о широком спектре заболеваний.

Исследование, недавно опубликованное в журнале Nature Communications, представляет инновационный подход, сочетающий микроскопию сверхвысокого разрешения с искусственным интеллектом и глубоким обучением для визуализации субклеточных структур и динамики. Работу возглавляли учёные из Пекинского университета, Нинбоского восточного технологического института и Технологического университета Сиднея.

Многие заболевания возникают из-за проблем внутри клеток. Визуализация клеточных процессов позволит учёным лучше понять первопричины таких болезней, как рак, нейродегенеративные расстройства и метаболические нарушения, что приведёт к улучшению методов лечения.

Новая методика преодолевает ключевые проблемы современных инструментов визуализации структур внутри живых клеток. Традиционные методы, такие как флуоресцентная микроскопия, имеют ограничения по разрешению, вызывают фотоповреждение и фотобледнение клеток и не могут одновременно отображать множество структур из-за ограничений по количеству используемых цветов.

Новый метод позволяет предсказать 15 различных субклеточных структур с высокой точностью, используя всего один лазер и два канала детектирования. Прорыв не только преодолевает ограничения по количеству цветов за счёт использования единственного флуоресцентного красителя, но и значительно ускоряет процесс визуализации.

Высокодетальные изображения точно фиксируют различия между органеллами, действуя как «оптический отпечаток пальца». Технология также высокоадаптивна и может применяться на различных микроскопах, типах клеток и даже в сложных живых тканях. Это позволяет учёным исследовать 3D-структуру живых клеток на разных стадиях деления и наблюдать быстрые взаимодействия внутриклеточных компартментов.

В настоящее время команда сотрудничает с рядом медицинских исследовательских институтов, включая вирусологов, изучающих взаимодействия вируса и клетки, и учёных, визуализирующих кардиомиоциты для лучшего понимания болезней сердца.