Микроскоп нового поколения для 3D-визуализации живых клеток

Исследовательская группа профессора ЁнгКёна Парка из KAIST разработала мощный метод 3D-визуализации живых клеток без окрашивания. Учёные объявили о выходе на мировой рынок нового микроскопического инструмента — голотомографа (HT)-1 — через стартап TomoCube.

HT является оптическим аналогом рентгеновской компьютерной томографии (КТ). Оба метода основаны на одном физическом принципе — обратном рассеянии волн. Разница в том, что HT использует лазерное излучение, а рентгеновская КТ — рентгеновские лучи. На основе множества 2D-голограмм клетки, полученных при различных углах лазерного освещения, можно восстановить 3D-распределение показателя преломления (RI) клетки. Восстановленная 3D-карта RI предоставляет структурную и химическую информацию о клетке, включая массу, морфологию, концентрацию белка и динамику клеточной мембраны.

HT позволяет количественно и неинвазивно исследовать внутренние свойства биологических клеток, например, сухую массу и концентрацию белка.

Текущие методы флуоресцентной конфокальной микроскопии требуют использования экзогенных маркеров для получения молекулярной информации с высоким контрастом. Это может приводить к фотообесцвечиванию, фототоксичности и вмешательству в нормальную молекулярную активность. Особенно сложно применять флуоресцентную микроскопию к иммунным или стволовым клеткам, которые необходимо реинжектировать в организм.

«Как один из двух существующих в мире томографических микроскопов высокого разрешения, я считаю, что HT-1 является лучшим в своём классе по спецификациям и функциональности. Пользователи могут видеть 3D/4D изображения живых клеток без фиксации, покрытия или окрашивания. Время подготовки образцов сокращается с нескольких дней или часов до всего нескольких минут», — сказал профессор Парк.

Два корейских госпиталя уже используют этот микроскоп. Разработка также была представлена на выставке Photonics West 2016 в Сан-Франциско.

«Наша технология установила новую парадигму для наблюдения клеток под микроскопом. Я ожидаю, что эта томографическая микроскопия будет более широко использоваться в будущем в различных областях: фармацевтике, нейробиологии, иммунологии, гематологии и клеточной биологии», — добавил профессор Парк.