Новый метод флуоресцентной микроскопии позволяет получать изображения сверхвысокого разрешения всего за один снимок, открывая ученым новые возможности для наблюдения за происходящими внутри клеток процессами.
Метод получил название SPIFFI — Spatial Polarization-Induced Fluorescence Fluctuation Imaging, или визуализация флуктуаций флуоресценции, индуцированных пространственной поляризацией. Его разработали исследователи Вэй Го, Лели Фелетти и Александра Раденович.
Статья с подробным описанием SPIFFI недавно была опубликована в журнале Nature. Хотя технические детали метода выходят далеко за рамки этой статьи, главный принцип заключается в использовании поляризации флуоресцентного света для преодоления ограничений традиционной сверхразрешающей микроскопии.
Сверхразрешающая микроскопия произвела настоящий переворот в клеточной биологии, позволив исследовать клеточные структуры, размеры которых слишком малы для наблюдения с помощью обычных световых микроскопов. Однако традиционные методы часто требуют получения серии из сотен и даже тысяч отдельных изображений. Для живых клеток это создает серьезную проблему — а во многих случаях делает наблюдение практически невозможным, поскольку клеточные структуры постоянно движутся.
Сотрудница Лаборатории биологии наноразмерных объектов (LBEN) Инженерной школы Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) Александра Раденович, отметила, что SPIFFI «позволяет фиксировать быстро протекающие процессы внутри клеток и одновременно проводить высокопроизводительную многомерную съемку, выходящую за пределы возможностей обычных микроскопов».
По сути, предыдущие методы использовали информацию о времени для повышения пространственного разрешения, однако такой подход плохо работает с живыми клетками.
В основе SPIFFI лежит свойство флуоресцентных молекул испускать поляризованный свет. Это означает, что световые волны, излучаемые молекулой, колеблются преимущественно в определенных направлениях в зависимости от ориентации самой молекулы. SPIFFI разделяет этот флуоресцентный свет на четыре канала, чувствительных к поляризации, а затем сравнивает полученные изображения, чтобы восстановить ранее скрытые детали структуры.
В ходе экспериментов исследователи показали, что SPIFFI способен вдвое повысить разрешение изображения, причем для этого достаточно одного кадра вместо сотен или тысяч. Метод позволяет различать структуры размером около 160–170 нанометров и уже был использован для детальной съемки таких процессов, как деление и слияние клеток.
При использовании предыдущих методов получение большого количества изображений позволяло сформировать лишь один кадр со сверхвысоким разрешением. SPIFFI, напротив, обеспечивает сверхразрешение для каждого кадра, а значит, теперь ученые могут создавать видеозаписи живых клеток со сверхвысоким разрешением.
Особенно перспективно то, что оптическое оборудование SPIFFI можно интегрировать в уже существующие флуоресцентные микроскопы. Это делает технологию значительно практичнее по сравнению с созданием специализированной установки с нуля.
Сейчас исследователи работают над дальнейшим уменьшением размеров системы SPIFFI, что должно сделать ее еще удобнее для практического применения.
По информации https://naked-science.ru/community/1215231
Обозрение "Terra & Comp".
