Метод SLIM позволяет визуализировать микротрубочки без меток

Визуализация биологических материалов, таких как микротрубочки (диаметром ~24 нм и длиной до 10 мкм), традиционно требует использования флуоресцентных меток или красителей. Эти метки могут повреждать образцы и влиять на их естественные функции, что ограничивает время наблюдения.

Исследователи из Quantitative Light Imaging Laboratory (Бекмановский институт, Университет Иллинойса) представили безме́тковый метод визуализации динамики одиночных микротрубочек с помощью микроскопии пространственной световой интерференции (SLIM) и компьютерной обработки. Работа опубликована в ACS Nano.

Как работает метод SLIM

Метод измеряет задержку света, проходящего через образец, в каждой точке поля зрения. Это позволяет построить карту оптической длины пути (фазы), которая связана с показателем преломления и толщиной образца. Несмотря на то, что система "размывает" изображение микротрубочки, численная обработка данных позволяет восстановить её эффективный показатель преломления с высокой точностью.

"Безме́тковость — это главный прорыв", — отмечает Габриэль Попеску, старший автор исследования. — "Наша система обеспечивает большую чувствительность и поле зрения по сравнению с существующими безме́тковыми методами".

Преимущества и перспективы

• Длительное наблюдение: Метод позволяет наблюдать за микротрубочками до 8 часов без повреждения, отслеживая, например, замедление двигательных белков, что эквивалентно мониторингу расхода АТФ.
• Совместимость: SLIM — коммерческий продукт (Phi Optics), который можно установить на большинство микроскопов, позволяя комбинировать его с другими методами, включая флуоресценцию.
• Стабильность: Устойчивая геометрия системы делает её невосприимчивой к вибрациям и колебаниям воздуха, обеспечивая чувствительность в доли нанометров.

Исследователи сотрудничали с группой Пола Селвина, который изучает движение белков по микротрубочкам. Новая техника открывает возможность для in vivo визуализации клеток и понимания их функционирования во времени.

Следующая амбициозная цель — визуализировать микротрубочки в живых клетках, несмотря на сложный внутриклеточный фон. В перспективе метод может достичь чувствительности, достаточной для детектирования фазовых сдвигов от одиночных молекул.