Группа ученых из Массачусетского технологического института разработала принципиально новый способ изучения живых тканей, позволяющий исследовать клетки на вдвое большей глубине без малейших повреждений. По словам авторов, метод произведет переворот в тестировании лекарств и диагностике заболеваний.
Раньше было сложнее: при проникновении в биологическую ткань свет рассеивался, из-за чего снимки получались нечеткими, а проникнуть вглубь клеточных структур не удавалось. А вот MIT удалось найти решение.
Главное достоинство нового подхода в том, что он не требует никакой предварительной подготовки образцов – их не приходится резать или обрабатывать красителями. Вместо этого разработчики применили уникальный лазер, под действием которого молекулы внутри клеток начинают светиться сами, позволяя увидеть их естественную структуру и процессы жизнедеятельности.
Для реализации этой идеи ученые создали компактный прибор под названием “формирователь волокна”. Устройство способно управлять цветом и импульсами света, просто изгибая оптоволокно. Рассеивание света сводится к минимуму, а сигнал усиливается при проникновении в глубокие слои ткани.
Испытания новой технологии показали впечатляющие результаты – луч света проникает в биологический образец на глубину более 700 микрометров, что более чем втрое превышает возможности существующих методов, ограниченных отметкой в 200 микрометров.
Разработка оказалась особенно ценной для изучения органоидов – искусственно выращенных структур, имитирующих работу настоящих органов. В лабораториях профессоров Роджера Камма и Линды Гриффит миниатюрные копии мозга и эндометрия используются для исследования болезней и новых терапевтических стратегий.
“Мы стремимся увидеть в биологических образцах то, что прежде оставалось скрытым от наших глаз”, – рассказывает аспирант Кунцзань Лю, один из создателей технологии.
Сильно выросла и скорость получения изображений, что позволило детальнее изучать, как обмен веществ в клетках влияет на скорость и направление их движения.
Сейчас исследователи продолжают совершенствовать технологию. Их цель – добиться еще более высокого разрешения снимков и создать алгоритмы для построения детальных трехмерных моделей биологических образцов. Одно из самых перспективных направлений применения метода – наблюдение за действием лекарств на живые ткани в реальном времени.
В разработку вложились сразу несколько организаций, включая стартовый фонд MIT, Национальный научный фонд США и президентский стипендиальный фонд MIT имени Ирвина Джейкобса и Джоан Кляйн.
В будущем авторы планируют сделать свою технологию доступной для биологических лабораторий по всему миру.