Новий тип мікроскопа дозволив розглянути хромосомну “темну матерію” всередині живих клітин

За допомогою мікроскопа нового типу, винайденого і виготовленого фахівцями Морській біологічній лабораторії (Marine Biological Laboratory, MBL), вченим вдалося побачити і виміряти щільність гетерохроматина (heterochromatin).

Гетерохроматин надзвичайно стислі форми хромосомного матеріалу, яка знаходиться в ядрі клітин людини і деяких інших живих істот. До останнього часу вважалося, що в цій хромосомній “темній матерії” міститься не кодуюча ДНК і неактивні гени. Однак, згідно з результатами деяких недавніх досліджень, ця ДНК не є повністю бездіяльною.

На жаль, навіть найсучасніші методи мікроскопії не дозволяли до сьогоднішнього часу провести поглиблене вивчення “гетерохроматином” ДНК, що було потрібно для розуміння її ролі в “клітинної механіці”. І паличкою-виручалочкою в даному випадку став новий тип мікроскопа – OI-DIC (orientation-independent differential interference contrast), можливість створення якого була обгрунтована ще в 2000 році. “Наша робота є демонстрацією успішної співпраці і взаємодії біологів, розробників наукової техніки і фахівців в області інформаційних технологій” – розповідає Девід Марк Велч (David Mark Welch), директор Дослідницького відділу Морської Біологічної Лабораторії.

Дослідження гетерохроматина за допомогою OI-DIC-мікроскопа, зі слів вчених, є першим практичним застосуванням цієї технології. Ця технологія є ідеальною для проведення довготривалих досліджень живих клітин і ізольованих органоїдів, які при цьому не піддаються ніяким агресивним зовнішнім впливам.

Традиційна DIC-технологія широко використовувана вченими-біологами з 1970-х років для отримання зображень живих клітин. У 1980-х роках ця технологія була значно вдосконалена, завдяки чому при її допомоги можна було отримувати зображення високої якості і роздільної здатності. Але удосконалення не позбавило технологію від її головного недоліку – для отримання повного знімка потрібно зробити кілька поворотів зразка на строго певний кут. На відміну від технології DIC, мікроскоп OI-DIC висвітлює зразок послідовно декількома променями світла і на основі безлічі окремих знімків за допомогою складних алгоритмів відтворює результуюче зображення.

“Новий мікроскоп забезпечує найкраще співвідношення роздільної здатності зображення до його контрастності. Зараз за допомогою такого мікроскопа ми можемо розглянути деталі, розміром в 250 нанометрів” – пишуть вчені з Національного інституту Генетики, Японія, які брали участь в розробці нового мікроскопа, – “незабаром ми закінчимо розробку поліпшеного алгоритму обробки даних, що дозволить нам збільшити ще більше роздільну здатність мікроскопа. А дослідники з університету Чикаго закінчать до цього часу розробку нової оптичної OI-DIC-системи, яка дозволить нам отримувати тривимірні зображення досліджуваних об’єктів “.