Новый метод визуализации флуоресцентной микроскопии позволяет получать изображения живых клеток со сверхвысоким разрешением за одно воздействие и отслеживать быстро меняющиеся клеточные структуры.

Аннотация:

Команда из Федеральной политехнической школы Лозанны в Швейцарии разработала новый метод визуализации флуоресцентной микроскопии под названием SPIFFI, который может реконструировать изображения со сверхвысоким разрешением по одной экспозиции камеры и помогает исследователям наблюдать быстрые изменения в структурах живых клеток, таких как митохондрии и микротрубочки. Исследование было опубликовано в журнале Nature Methods.

Традиционная микроскопия с частичным сверхвысоким разрешением требует непрерывной съемки сотен или даже тысяч изображений, а затем использует изменения флуоресценции для восстановления деталей; когда клетки активны, структуры будут двигаться или менять форму во время съемки, что приводит к размытию конечного изображения. Вместо этого SPIFFI использует информацию о поляризации люминесценции флуоресцентных молекул: оптическая система разделяет флуоресценцию на четыре канала, чувствительных к разным направлениям поляризации, а затем сравнивает изображения, полученные при одной и той же экспозиции, для извлечения пространственных деталей, которые трудно отобразить с помощью обычных широкоугольных микроскопов.

В ходе эксперимента исследовательская группа увеличила разрешение изображения примерно в 1,7 раза за одну экспозицию, смогла различить структуры размером от 160 до 170 нанометров и сфотографировала движение митохондрий и микротрубочек в живых клетках, а также такие процессы, как слияние и деление клеточных структур. Поскольку каждый кадр может генерировать изображение сверхвысокого разрешения независимо, последующие кадры могут дополнительно формировать видео сверхвысокого разрешения живой клетки.

Исследователи также объединили изображение SPIFFI с существующими методами анализа флуоресцентных флуктуаций и дополнительно улучшили разрешение примерно до 80 нанометров посредством постобработки; это значение не достигается напрямую за один раз. В настоящее время команда пытается уменьшить размер устройства и совместить его с трехмерной микроскопической визуализацией. Поскольку ожидается, что соответствующие оптические компоненты будут интегрированы в существующие флуоресцентные микроскопы, эта технология может быть использована в будущих исследованиях в области клеточной биологии, нейробиологии, биофизики и разработки лекарств.