3D-погляд у нутрощі живих тварин вдався

Інноваційна технологія пробиває межі сучасної світлової мікроскопії

Зебраф: Використовуючи світло та ультразвук, червоний флуоресцентний хребет можна візуалізувати всередині живої риби. Таким чином, "багатоспектральна оптико-акустична томографія" (MSOT) дозволяє досліджувати клітинні процеси на живому організмі. © Лабораторія професора Василіса Нц'яхрістоса
читати вголос

Використовуючи комбінацію світла та ультразвуку, мюнхенські дослідники тепер можуть візуалізувати флуоресцентні білки на кілька сантиметрів у глибину живої тканини. Поки що сучасні методи не змогли через сильне розсіювання світла за межі товщини тканини одного міліметра.

У журналі Nature Photonics, однак, тепер дослідники описують, як вони можуть «чути світло» і таким чином визначають, які гени активні в тканинах личинок мух та риб. Надалі ця технологія може полегшити обстеження пухлин або коронарних судин у людини.

Один міліметр: більше було неможливо

Кожна дитина знає, що текстиль напівпрозорий - бо хто б у темряві не блищав факелами на роті і лякав себе червоним сяйвом щоки. З часу винаходу мікроскопа вчені використовували світло для виявлення в тонких ділянках тканини, чи воно аномально змінено, або для вивчення функцій клітин.

Однак межа для таких обстежень становить від півміліметра до одного міліметра завтовшки - у більш товстих шарах світло, що з'являється, стає настільки розсіяним, що жодних деталей неможливо розпізнати.

Межу порушено

Вчені, очолювані професором Василісом Нц'яхрістосом з Мюнхенського технічного університету та м. Мюнхен Гельмгольца, прорвались через цю межу і створили тривимірні зображення дорослої зебра з шести міліметрів. дисплей

Крім того, вони роблять світло чутним: вони опромінюють рибу з різних сторін лазерними спалахами, які вражають флуоресцентні барвники всередині тіла риби - кольорові молекули були генетично вбудовані в рибу. Коли флуоресцентні барвники під лазерними нитками загоряються, їх середовище нагрівається, яке трохи розширюється. Оскільки це відбувається надзвичайно швидко, створюється хвиля тиску. Короткий лазерний імпульс породжує своєрідне ультразвукове відлуння, яке дослідники фіксують ультразвуковим мікрофоном.

"Мультиспектральна оптико-акустична томографія"

Справжньою хитрістю є спеціально розроблені математичні формули. За допомогою них підключений комп’ютер перетворює картину звукової хвилі, яка по-різному спотворюється лусочками, м’язами, ребрами, рибними кістками та вхідними отворами, в тривимірне зображення.

Результатом так званої "багатоспектральної оптико-акустичної томографії", короткої MSOT, є зображення із чудовою роздільною здатністю 40 мікрометрів (чотири сотих міліметра). І: Риба, виловлена ​​на експертизу, повністю відновлюється після процедури.

Нові виміри для дослідження

Даніель Разанський, директор лабораторії Інституту біологічної візуалізації, схвильований: "Це відкриває новий вимір дослідження: вперше біологи мають змогу вивчати розвиток органів, функцій клітин та активності генів. прослідкуйте через кілька міліметрів тканини

Поки потрібно було лікувати тварин на різних стадіях розвитку та порівнювати зрізи тканин, щоб контролювати розвиток органів або прогресування хвороби. Величезна різноманітність флуорохромних барвників, вже доступних, включаючи Нобелівську премію за зелений флуоресцентний білок 2008 року та численні барвники, затверджені для клінічного використання, дозволять вивчити біологічні процеси в різних живих організмах - від риби до миші та людини.

MSOT з величезним потенціалом

Фармацевтичні дослідження також можуть бути настільки прискореними, якби молекулярні ефекти нових препаратів проти раку відслідковувались у тварини протягом тривалого періоду часу.

Біоінженер Нцзяхрістос переконаний: MSOT пропонує величезний потенціал для біомедичних досліджень, розробки медикаментів та медичної допомоги. Оскільки MSOT дозволяє робити зображення на глибинах тканин від декількох міліметрів до сантиметрів, ця технологія може стати еталоном для багатьох видів візуалізації молекулярних процесів у тканинах.

(idw - Технічний університет Мюнхен, 03.07.2009 - DLO)