Nature Methods: Ученые добились нанометрового разрешения с обычным микроскопом

Более простой и недорогой способ получения изображений наноразмерных структур в клетках предложили исследователи из Массачусетского технологического института.

Они разработали технику расширения ткани перед визуализацией, которая позволяет достичь наноразмерного разрешения с помощью обычного светового микроскопа.

В новой версии методики ткань можно расширить в 20 раз за один шаг. Это открытие может упростить задачу получения наноизображений для любой биологической лаборатории.

Лаура Кислинг, профессор химии Novartis в Массачусетском технологическом институте, сотрудница нескольких институтов, говорит, что новая методика демократизирует визуализацию.

Раньше, чтобы увидеть наноразмерные вещи, требовались дорогие микроскопы. Теперь можно обойтись без специализированного оборудования и снизить стоимость визуализации.

С помощью этой техники учёные могут видеть органеллы внутри клеток и скопления белков. Разрешение составляет около 20 нанометров.

Эдвард Бойден, профессор нейротехнологий в Массачусетском технологическом институте, отметил, что такое разрешение позволяет увидеть биологические молекулы — строительные блоки жизни.

Бойден и Кисслинг являются старшими авторами нового исследования, опубликованного в журнале Nature Methods. Аспирант Массачусетского технологического института Шивэй Ванг и доктор философии Тэй Вон Шин — ведущие авторы работы.

Одно расширение

Лаборатория Бойдена изобрела метод микроскопии расширения в 2015 году. Для этого ткань помещают в абсорбирующий полимер, который разрушает связи между биомолекулами. Затем добавляют воду, гель набухает и оттягивает молекулы друг от друга.

В первоначальной версии методики ткани увеличивались примерно в четыре раза, а разрешение изображений составляло около 70 нанометров. В 2017 году процесс модифицировали: добавили второй этап расширения, что позволило увеличить общее расширение в 20 раз. Это даёт более высокое разрешение, но усложняет процесс.

Бойден рассказал:

Ранее мы разработали технологии 20-кратного расширения, но они многоэтапные. Упростить работу позволило бы расширение в 20 раз за один шаг.

С помощью обычного светового микроскопа при 20-кратном расширении можно получить разрешение около 20 нанометров и увидеть клеточные структуры: микротрубочки, митохондрии и скопления белков.

Учёные поставили перед собой задачу — расширить вещество в 20 раз за один шаг. Для этого им нужен был гель, который хорошо впитывает и не рассыпается при расширении.

Они использовали гель из N,N-диметилакриламида (DMAA) и акрилата натрия. Гель образует сшивки спонтанно и обладает хорошими механическими свойствами. Раньше подобные гели расширялись только в десять раз. Учёные из Массачусетского технологического института оптимизировали гель и процесс его полимеризации, чтобы обеспечить 20-кратное расширение.

11.10.2024