Разработан инновационный метод сверхразрешающей микроскопии для щадящей визуализации живых клеток

Ученые из Центра клеточной динамики Университета Королевы Марии в Лондоне совместно с Carl Zeiss разработали новый метод визуализации живых клеток. Техника сочетает сверхвысокое разрешение в 60 нанометров с методом FRAP (восстановление флуоресценции после фотообесцвечивания) и при этом значительно снижает повреждение клеток светом.

Суть метода

Метод, названный FRAP-SR (FRAP in Super-Resolution regime), объединяет:

  • Lattice SIM (структурированное освещение) для получения сверхразрешения.
  • Технологию FRAP для изучения динамики белков.

Это позволяет наблюдать структуры размером до 60 нм в живых клетках в реальном времени, что в 2000 раз меньше ширины человеческого волоса.

Ключевое применение и открытие

С помощью FRAP-SR исследователи изучили динамику белка 53BP1, участвующего в репарации двуцепочечных разрывов ДНК. Было обнаружено, что 53BP1 образует жидкообразные конденсаты сложной структуры:

  • Аморфные фокусы содержат отдельные субкомпартменты с разной подвижностью белка, что указывает на их функциональную специализацию.
  • Компактные фокусы демонстрируют однородное восстановление после фотообесцвечивания, но разную скорость восстановления между разными фокусами.
  • Динамика фокусов зависит от клеточных условий, например, восстановления после репликационного стресса ДНК.

Значение и перспективы

  • Минимальная фотодеструкция: Метод открывает возможность изучения светочувствительных процессов (репарация ДНК, организация хромосом, динамика митохондрий) без нанесения ущерба клеткам.
  • Фундаментальная биология: Позволяет исследовать нанодинамику белковых комплексов с беспрецедентной детализацией.
  • Фармакология: Может ускорить разработку новых противораковых препаратов, нацеленных на динамические пути репарации ДНК. Рынок таких лекарств оценивался в ~9.18 млрд долларов в 2024 году с прогнозом роста до ~13.97 млрд к 2030 (CAGR ~7.2%).
  • Технология: Исследование проведено на системе ZEISS Elyra 7, доработанной совместно с Rapp OptoElectronics для интеграции FRAP и SIM.