Imaginile de înaltă rezoluție fără etichete dezvăluie dinamica stabilă a organitelor și organizarea spațială
O echipă de cercetători de la Universitatea Tsukuba a realizat o avansare semnificativă în vizualizarea organitelor celulare, inclusiv a nucleelor și mitocondriilor, prin utilizarea unui microscop cu contrast de fază apodizat extern (ExAPC). Această metodă revoluționară reușește să limiteze artefactele halos—imagini false generate de difracția luminii—permițând astfel analizarea mișcărilor și formei acestor organite într-un mod incredibil de clar și stabil.
Organismele celulare conțin o varietate de organite, cum ar fi nucleul, care stochează informațiile genetice, și mitocondriile, esențiale pentru generarea energiei necesare proceselor biologice. În timp ce aceste organite membranoase sunt înconjurate de bilipiți lipidici, există și organite non-membranoase, care se formează prin asamblarea moleculară fără o înveliș de membrană. Forma, cantitatea și distribuția spațială a acestor organite joacă cadre esențiale în funcțiile celulare și destinele acestora.
În mod tradițional, imaginile bazate pe fluorescență au fost folosite predominant pentru vizualizarea organitelor. Totuși, această metodă are limitări intrinseci față de fototoxicitatea provocată de iluminarea intensă, fotobleacherea coloranților fluorescenți și restricțiile privind numărul de structuri care pot fi observate simultan.
În încercarea de a depăși aceste provocări, microscopul cu contrast de fază—capabil să vizualizeze structuri transparente fără a necesita colorare—a câștigat din nou atenție. Cu toate acestea, tehnicile convenționale de contrast de fază sunt susceptibile la artefactele halos cauzate de difracție.
Studiul publicat în The FEBS Journal demonstrează utilizarea microscopiei ExAPC, care integrează un mecanism optic pentru a reduce formarea halos. Astfel, cercetătorii au realizat observații de înaltă rezoluție, fără etichete, a mai multor organite, inclusiv nucleele, nucleolii și mitocondriile, în timpul unor evenimente celulare dinamice, cum ar fi ciclul celular.
Deosebit de remarcabil este faptul că, pentru prima dată, echipa a vizualizat clar structuri asemănătoare condensatelor biomoleculare de compoziție necunoscută. Studiul creșterii picioruselor lipidice, fuzionarea și divizarea mitocondrială, precum și răspunsurile celulare la medicamente, a relevat că, deși organitele individuale afișează comportamente diverse, sistemul general rămâne extrem de ordonat și stabil.
Aceste descoperiri scot în evidență microscopul ExAPC ca un instrument puternic pentru capturarea dinamicii biologice în starea sa naturală. Tehnologia are un potențial semnificativ pentru elucidarea condițiilor patologice asociate cu morfologia modificată a organitelor, cantitatea și organizarea spațială—precum cancerul, tulburările metabolice și bolile neurodegenerative—puteând contribui la dezvoltarea unor strategii diagnostice și terapeutice inovatoare.
Mai multe informații pot fi găsite în cercetarea realizată de Hiroshi Ohno și colaboratorii săi, care a fost publicată în The FEBS Journal, evidențiind progresele impresionante în microscopie și biologie celulară.
