Новый тип микроскопа позволил рассмотреть хромосомную «темную материю» внутри живых клеток
При помощи микроскопа нового типа, изобретенного и изготовленного специалистами Морской биологической лаборатории (Marine Biological Laboratory, MBL), ученым удалось увидеть и измерить плотность гетерохроматина (heterochromatin), чрезвычайно сжатой формы хромосомного материала, которая находится в ядре клеток человека и некоторых других живых существ. До последнего времени считалось, что в этой хромосомной «темной материи» содержится назакодированная ДНК и неактивные гены.
Однако, согласно результатам некоторых недавних исследований, эта ДНК не является полностью бездействующей.
Слева:DIC-изображение живой ткани мыши, визуализирующей плотность материалов. Яркие области с сердечной и сферической формой представляют собой ячейки в клетке, называемые ядрышками.
Справа: обычное изображение флуоресцентной микроскопии той же клетки, изображающее только ДНК. Яркими областями являются гетерохроматин.
Некоторые гетерохроматины отмечены стрелками для сравнения двух изображений.
Обратите внимание, что они выглядят иначе, потому что изображение флуоресценции (справа) не обязательно показывает плотность материалов.
© From Imai et al (2017) DOI: 10.1091/mbc.E17-06-0359
К сожалению, даже самые современные методы микроскопии не позволяли до сегодняшнего времени произвести углубленное изучение «гетерохроматинной» ДНК, что требовалось для понимания ее роли в «клеточной механике». И палочкой-выручалочкой в данном случае стал новый тип микроскопа — OI-DIC (orientation-independent differential interference contrast), возможность создания которого была обоснована еще в 2000 году. «Наша работа является демонстрацией успешного сотрудничества и взаимодействия биологов, разработчиков научной техники и специалистов в области информационных технологий» — рассказывает Дэвид Марк Велч (David Mark Welch), директор Исследовательского отдела Морской Биологической Лаборатории.
Исследования гетерохроматина при помощи OI-DIC-микроскопа, со слов ученых, являются первым практическим применением этой технологии. Эта технология является идеальной для проведения долговременных исследований живых клеток и изолированных органоидов, которые при этом не подвергаются никаким агрессивным внешним воздействиям.
Традиционная DIC-технология широко используется учеными-биологами с 1970-х годов для получения изображений живых клеток. В 1980-х годах эта технология была значительно усовершенствована, благодаря чему при ее помощи можно было получать изображения высокого качества и разрешающей способности.
Но усовершенствование не избавило технологию от ее главного недостатка — для получения полного снимка требуется произвести несколько поворотов образца на строго определенный угол. В отличие от технологии DIC, микроскоп OI-DIC освещает образец последовательно несколькими лучами света и на основе множества отдельных снимков при помощи сложных алгоритмов воссоздает результирующее изображение.
«Новый микроскоп обеспечивает наилучшее на сегодняшний день соотношение разрешающей способности изображения к его контрастности. Сейчас при помощи такого микроскопа мы можем рассмотреть детали, размером в 250 нанометров» — пишут ученые из Национального института Генетики, Япония, которые принимали участие в разработке нового микроскопа, — «В скором времени мы закончим разработку улучшенного алгоритма обработки данных, что позволит нам увеличить еще больше разрешающую способность микроскопа.
А исследователи из Чикагского университета закончат к этому времени разработку новой оптической OI-DIC-системы, которая позволит нам получать трехмерные изображения исследуемых объектов».
По материалам www.rdmag.com
Источник: dailytechinfo.org
