Microscop 3D versatil pentru imagistica biologică
O echipă internațională de cercetători, coordonată de UT Southwestern Medical Center, a dezvoltat un microscop cu foaie de lumină capabil să captureze imagini 3D ale probelor biologice, de la activitatea din interiorul celulelor vii până la țesuturi mai mari. Dispozitivul, numit microscop cu plan oblic multi-imersie (miOPM), este descris într-un studiu publicat în Nature Methods și urmărește să simplifice și să accelereze imagistica detaliată.
„Munca noastră face o tehnică populară de microscopie, numită microscopie de fluorescență cu foaie de lumină, mai versatilă și mai ușor de utilizat”, a declarat autorul corespondent Reto Fiolka, profesor asociat în Departamentul Lyda Hill de Bioinformatică și Biologie Celulară la UT Southwestern. „Extinde ceea ce un singur instrument poate face în privința acoperirii probelor și a aplicațiilor de imagistică.”
O singură platformă pentru mai multe condiții de imagistică
Microscoapele tradiționale cu foaie de lumină sunt de obicei construite ca instrumente cu o singură destinație. Unele sunt optimizate pentru structuri minuscule din interiorul celulei și necesită ulei pe lentilă, altele pentru țesuturi mai mari sau organoizi și necesită apă sau fluide speciale, iar altele trebuie să scaneze rapid sute de vase de probă fără a le atinge, necesitând aer între lentilă și probă. Trecerea de la o sarcină la alta obligă laboratoarele să achiziționeze și să întrețină mai multe microscoape costisitoare.
miOPM permite schimbarea lentilelor obiectiv pe un singur microscop proiectat pentru utilizare cu ulei, apă sau aer, adaptându-l la diverse experimente fără echipamente suplimentare. O lentilă zoom reglabilă ajută la păstrarea calității imaginii atunci când lichidul din jurul probei este schimbat. Împreună, aceste caracteristici permit unui singur sistem să acopere o gamă mai largă de studii fără reconstruirea opticii interne.
Ca și alte microscoape cu foaie de lumină, miOPM iluminează o singură secțiune subțire a probei odată, construind o imagine 3D și limitând expunerea inutilă la lumină. Această abordare susține imagistica rapidă și ajută la protejarea probelor vii de daunele cauzate de lumină, permițând cercetătorilor să urmărească activitatea biologică pe măsură ce se desfășoară.
De la activitatea celulară la screeningul medicamentelor
Echipa a demonstrat platforma observând structuri în mișcare pe celule imunitare, urmărind activitatea din interiorul structurilor celulare producătoare de energie și examinând țesut canceros pulmonar și hepatic. Sistemul a funcționat și cu plăci standard de laborator care conțin sute de godeuri de probă, arătând capacitatea sa de a studia eficient numeroase probe.
Pentru cercetarea bolilor, această flexibilitate ar putea ajuta oamenii de știință să investigheze modul în care funcționează celulele, cum modifică boala țesuturile și cum afectează posibilele tratamente procesele biologice. Deoarece poate scana rapid plăci cu 384 de godeuri care conțin celule umane vii sau mini-tumori, cercetătorii din industria farmaceutică ar putea testa mult mai rapid mii de candidați medicamentoși pentru a vedea cum afectează în 3D țintele bolii. De asemenea, prin captarea de videoclipuri 3D clare ale celulelor imunitare, celulelor cerebrale și organoidelor pulmonare vii, medicii și oamenii de știință ar putea descoperi cauzele unor afecțiuni precum Parkinson, cancerul și bolile respiratorii.
„Acest proiect este un exemplu excelent al modului în care UT Southwestern creează tehnologii științifice de generație următoare, atât performante, cât și accesibile”, a mai spus Fiolka. „Prin reducerea costurilor și menținerea capacităților avansate, putem ajuta mai mulți cercetători să accelereze descoperirile biomedicale.”
Imagistica din studiu a fost realizată cu două sisteme miOPM, unul la UT Southwestern și unul la Calico Life Sciences din San Francisco. Platforma permite, printre altele, observarea formării unor prelungiri minuscule ale celulelor T pentru scanarea celulelor țintă, urmărirea modului în care aglomerările toxice de proteine se răspândesc prin celulele nervoase vii și trecerea fără întrerupere de la vizualizarea unor mini-organe întregi la structurile energetice din interiorul celulelor individuale.
