För att studera levande organismer på allt mindre längdskalor måste forskare ta fram nya tekniker för att övervinna den så kallade diffraktionsgränsen. Detta är den inneboende begränsningen för ett mikroskops förmåga att fokusera på föremål som är mindre än våglängden på ljuset som används.
Strukturerad belysningsmikroskopi är en av superupplösningsteknikerna som kan hjälpa, genom att belysa sinusformade ljus på ett prov för att få en skarpare bild. Bakgrundsljus från områden som inte är i fokus kan dock smeta ut den slutliga bilden.
I en studie som nyligen publicerats i tidskriften Nature Methods , visade forskare från Osaka University en ny metod för superupplösningsmikroskopi som kan observera strukturer inuti en enda cell eller ett cellkluster. Detta åstadkoms genom att endast välja ett önskat plan till bild med tunn "light sheet"-belysning, projicerad vinkelrätt mot linsen, för att slå på fluoroforer.
"Vi visar att aktivering av selektiv plan tillåter oss att avbilda täta mikrostrukturer inuti celler med utmärkt skärpa som inte var lättillgänglig tidigare", säger huvudförfattaren till studien, Kenta Temma. Det vill säga sinusformade "strukturerade" ljus exciterade selektivt endast ett tunt plan där på-tillståndsfluoroforer var lokaliserade, vilket möjliggjorde bakgrundsfri superupplösningsavbildning.
Medan vissa tidigare metoder använde slumpmässig fluorescensemission från enstaka molekyler, eller "munk"-formad andra ljuskälla för att inaktivera eller utarma fluorescerande källor utanför ett önskat område, kan denna nya metod vara skonsammare mot celler som kan skadas av intensiv eller lång exponering för ljus.
Forskarna tror att deras tillvägagångssätt är särskilt effektivt när man försöker förstå vad som händer i levande system med rumslig struktur, som ofta kan uppvisa bakgrundsljus utanför det önskade fokalplanet. Detta inkluderar organoider, som är konstgjorda sammansättningar av olika celltyper avsedda att reproducera beteendet hos faktiska kroppsorgan mycket bättre jämfört med samlingar av celler odlade på en platt petriskål.
"Vi räknar med att vår teknik kommer att vara användbar för framtida biologiska studier av 3D-cellkluster, inklusive organoider", säger senior författare, Katsumasa Fujita. Detsamma kan gälla andra komplexa biologiska system.
Artikeln "Selective plane activation structured illumination microscopy" publicerades i Nature Methods .
Mer information: Kenta Temma et al, selektiv planaktivering med strukturerad belysningsmikroskopi, Naturmetoder (2024). DOI:10.1038/s41592-024-02236-3
Journalinformation: Naturmetoder
Tillhandahålls av Osaka University
