Створено флуоресцентний мікроскоп з рекордною роздільною здатністю

Група американських вчених з медичного інституту Говарда Хьюза розробила флуоресцентний мікроскоп IsoView, що володіє рекордною просторовою і тимчасовою роздільною здатністю одночасно. Мікроскоп здатний візуалізувати клітинну динаміку у всіх трьох вимірах у великих організмах (на зразок даніо-реріо або плодової мушки) з роздільною здатністю аж до чіткості структури окремих клітин. У роботі, опублікованій в, автори використовували мікроскоп для візуалізації переміщення клітин при розвитку ембріона і активності мозку личинки плодової мушки.


Флуоресцентна мікроскопія являє собою метод отримання збільшених зображень з використанням люмінесценції збуджених атомів і молекул зразка. На відміну від електронної та атомно-силової, флуоресцентна мікроскопія дозволяє спостерігати за внутрішньою мікроструктурою клітин і навіть невеликих організмів, причому не тільки фіксованих, але і живих.


Раніше в 2012 році команда розробила мікроскоп SiMView, здатний швидко візуалізувати великі тривимірні об'єкти, однак у цього мікроскопа була недостатня дозволяюча здатність: внутрішні клітинні структури були розмиті, що унеможливлювало нормальне вивчення процесів, що протікають у клітинах.

Для вирішення цієї проблеми команда самостійно зібрала мікроскоп з чотирма об'єктивами, розташованими під прямими кутами один до одного. З кожної з чотирьох сторін знаходиться приймаючий об'єктив і лазерне джерело світла. Кожне з отриманих об'єктивами зображень має низьку роздільну здатність по одній з осей, однак поєднання всіх зображень дозволяє сформувати остаточну з високою роздільною здатністю за всіма напрямками.

Одним з найважливіших етапів роботи є розробка програмного забезпечення, що об'єднує чотири зображення в єдине тривимірне. Оскільки типовий експеримент на флуоресцентному мікроскопі триває більше години, а чотири камери передають приблизно 3,2 гігабайта даних в секунду, в результаті виходить близько 10 терабайт сирих даних. Просторовий дозвіл зібраного мікроскопа становить 1,1-2,5 мікрометра, а тимчасовий - 2 герці.

Автори використовували мікроскоп для вивчення клітинної активності всієї нервової системи у личинки плодової мухи, чий організм має понад 10 тисяч нейронів. Раніше єдиною твариною, чия нервова система була поклітинно дозволена, була нематода, в організмі якої міститься приблизно в 50 разів менше нейронів. Дослідники також візуалізували активність у мозку мальків даніо-реріо, демонструючи роздільну здатність окремих нейронів у глибині головного мозку.

У 2014 році за «створення флуоресцентної спектроскопії високого дозволу» двом американським і німецькому вченим була вручена Нобелівська премія з хімії.

COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND