Ученые “замораживают” время в клетках!

Инновационный микроскопия Разработанный исследователями из Университета Осаки обещает радикально изменить способ изучения жизни на клеточном уровне. Новый метод, названный своевременно определенной холодной микроскопией, позволяет им заморозить живые клетки в фракциях миллиметра секунды, обнаруживая точно безошибочные детали самых быстрых биологических явлений.

Задача в изучении живых клеток всегда была одинаковой: как можно записывать процессы, которые развиваются с ужасной скоростью, не теряя деталей в шуме изображений. Оптическая микроскопия обеспечивает высокое разрешение, но когда ученые Они пытаются смотреть реальные события, их часто вынуждены пожертвовать либо качеством изображения, либо точностью времени. Эта фундаментальная «дилемма» между временем и пространственным анализом лишает критическую информацию.

Команда Осаки решила подойти к этому вопросу инновационным образом. “Вместо того, чтобы преследовать скорость, мы решили остановить сцену“, Объясняет Косуке Цуджиодин из главных авторов. Исследователи разработали специальную камеру быстрого охлаждения, которая сочетает в себе преимущества исследования живых клеток с преимуществами холодного замораживания. Таким образом, клетки, которые наблюдаются под визуальным микроскопом, могут мгновенно заморозить, предлагая «фотографию» высокого разрешения их динамического состояния.

Одним из самых ярких примеров было наблюдение волны ионов кальция в живых клетках сердечных мышц. Ученым удалось «заморозить» волну во время распространения, а затем изучить ее трехмерную с помощью методов гипер-анализа, которые в нормальных условиях не могут присутствовать на таких быстрых процессах.

Для него Кацумаса Фудзитаодин из лидеров исследования, важность исследования является решающей:

Мы начали с смелой смены видения. Вместо того, чтобы пытаться наблюдать за клетками в движении, мы решили захватить их неподвижность в определенное время. Мы считаем, что этот метод станет фундаментным инструментом в области биологии и медицины, прокладывая путь к новым открытиям.

А Масахито Яманакатакже член исследовательской группы, добавляет:

С мгновенной заморозкой мы поддерживаем не только пространственную, но и идентичность времени клеток. Это позволяет нам проводить точные количественные измерения с различными оптическими методами.

Действительно, исследователи показали, что новый метод значительно повышает точность измерений. Используя флуоресцентные индикаторы для кальция, они смогли расширить время воздействия изображения до 1000 раз по отношению к возможностям обычной визуализации живых клеток. Это уменьшило шум и значительно повысило достоверность данных.

Команду также удалось проверить с беспрецедентной точностью во время охлаждения. С электрически контролируемой криогенной инфузионной системой, в сочетании со стимуляцией ультрафиолетовым светом, ученые смогли точно остановить кальциевые волны на 10 мм секунды с момента их начала. Таким образом, они смогли «захватить» биологические процессы, которые происходят почти мгновенно.

Еще одним большим преимуществом метода является то, что он позволяет комбинацию различных методов визуализации, которых до сих пор было особенно трудно достичь одновременно. При почти мгновенном замораживании образцы можно наблюдать последовательно с различными технологии без страха несоответствия времени. В исследовании исследователи применили как комбинационную микроскопию, так и чрезмерный анализ флуоресценции в одном и том же образце, выявляя богатую информацию с разных разных углов в одно и то же время.

Это инновация открывает новые перспективы для наблюдения за быстрыми и переходными клеточными событиями. От электрических сигналов сердца до связи нервных клеток, способность «останавливаться» обещает более глубокое понимание жизненных механизмов.

[via]