Efekt synergii systemów optycznych w biologii rozwojowej
Jednopłaszczyznowa mikroskopia świetlna (SPIM), wykorzystująca fluorescencję białek w próbce, umożliwia obrazowanie procesów rozwojowych in vivo oraz szybkie uzyskiwanie przekrojów o wysokiej rozdzielczości. Ponieważ SPIM nie pozwala na obrazowanie struktur poza oznaczoną tkanką, można jako jej uzupełnienie zastosować odpowiednią technikę, taką jak projekcyjna tomografia optyczna (OPT). Wielofunkcyjny system wykorzystujący cechy SPIM i OPT nie był dotychczas przedmiotem szczegółowych badań. Uczestnicy finansowanego ze środków UE projektu SPIMTOP (Combined selective plane illumination microscopy and optical projection tomography for in vivo quantitative imaging of the developing zebrafish vasculature) dokonali połączenia tych dwóch systemów. Uczeni opracowali metodę analizy danych, umożliwiającą uzyskanie bardziej szczegółowej mapy rozwoju układu naczyniowego danio pręgowanego. Połączenie tych dwóch systemów ujawniło pewne ograniczenie, ponieważ OPT wymaga długiej głębokości pola, a SPIM korzysta z płytkiego zakresu. Aby pokonać tę techniczną przeszkodę bez modyfikacji sprzętu, uczestnicy projektu SPIMTOP wykorzystali zestaw obrazów transmisyjnych i stworzyli zbiór danych umożliwiających rekonstrukcję tomograficzną. Nową metodę można z łatwością zastosować do wielu różnych systemów, w tym komercyjnych mikroskopów LSFM. Badacze opracowali także metodę obrazowania w czasie rzeczywistym. Umożliwia ona rejestrację tylko danych istotnych dla rekonstrukcji, jest kompatybilna z obrazowaniem in vivo oraz obrazowaniem wideo procesu rozwoju, a także może sprawnie współpracować z szybką rejestracją SPIM. Biologia rozwojowa szybko się rozwija, w szczególności dzięki wykorzystaniu informacji o ekspresji genów w danych morfologicznych. Technologia SPIMTOP poszerzy zakres możliwości ilościowego obrazowania rozwoju organizmów półprzezroczystych organizmów, takich jak danio pręgowany. Opracowane w projekcie innowacyjne rozwiązania powinny przyczynić się do poprawy konkurencyjności unijnego sektora badawczego.
Słowa kluczowe
Biologia rozwojowa, system optyczny, jednopłaszczyznowa mikroskopia świetlna, projekcyjna tomografia optyczna, obserwacja przy użyciu wideo-mikroskopii