Nowy mikroskop ukazuje niezwykłe obrazy rozwoju zwierząt
Aby poznać złożone etapy rozwoju zarodkowego nie da się tak po prostu im przyglądać. Trudno jest prowadzić dokładne obserwacje tak drobnych, złożonych i szybko zachodzących zdarzeń nawet pod mikroskopem. Obecnie nowe osiągnięcia techniczne umożliwiają uchwycenie rozwoju muszki owocówki na wideo czy też wyraźnych obrazów formowania się oczu i śródmózgowia danio pręgowanego. Niemiecko-amerykański zespół, który udoskonalił metodę, zaprezentował wyniki swoich prac w czasopiśmie Nature Methods. Przekształcenie się jednej komórki w całe zwierzę jest procesem złożonym, jednak niezwykle szybkim. Pierwotna komórka dzieli się bardzo szybko na dziesiątki tysięcy nowych, które poruszają się w zarodku i rozwijają się w różne narządy. Dzięki zautomatyzowanemu przetwarzaniu obrazu i analizie danych naukowcy są w stanie śledzić zachowanie komórki w pierwszych dniach rozwoju na przykład danio pręgowanego. Niemniej powodzenie tego typu podejścia zależy od sprawności mikroskopu. "Nieprzejrzyste (tj. matowe) próbki, takie jak zarodek muszki owocówki, rozpraszają światło, zatem mikroskop odbiera mieszaninę ostrych i nieostrych sygnałów, czy też inaczej dobrych i złych informacji" - wyjaśnia współautor Ernst Stelzer, naukowiec z Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL), który wziął udział w badaniach. "Nasza nowa technika pozwala nam na rozróżnienie między dobrymi a złymi informacjami." Kilka lat temu naukowcy, którzy stworzyli tę nową technikę opracowali nowatorski mikroskop wykorzystujący fluorescencję i cienkie wiązki laserowe. Rozwijali dalej swoją metodę, aby udoskonalić jakość obrazu i kontrast poprzez oświetlenie próbki prążkami zamiast jednorodnym światłem. Uchwycili wiele obrazów różnych faz światła, a komputer połączył je, usuwając efekty rozproszonego światła i generując super czysty obraz próbki. Naukowcy połączyli tę metodę z obrazowaniem pod różnymi kątami i otrzymali dwa nadzwyczajne wyniki. Po pierwsze zrobili około 1 miliona zdjęć, aby zobrazować 3 pierwsze dni rozwoju danio pręgowanego z 3 różnych kątów, generując filmy, na których wyraźnie widać ruchy komórek i tworzenie się oczu i śródmózgowia zwierzęcia. Po drugie mimo matowości zarodka muszki owocówki udało im się uzyskać spektakularne, trójwymiarowe (3D), poklatkowe filmy wideo, pokazujące wyraźnie komórkową dynamikę rozwoju i to bez uszkodzenia próbki z powodu nadmiernego naświetlenia. Zdjęcia są nie tylko interesujące same w sobie, lecz przydadzą się także innym naukowcom. Mogą zostać wykorzystane do przeprowadzenia analizy obliczeniowej śledzącej ruchy i podziały komórek oraz do stworzenia ram, na których oprze się mapowanie i porównanie ekspresji genów w organizmie. Dr Stelzer podkreśla, że nowa metoda "umożliwia zarejestrowanie organizmów, które do tej pory były słabo poznane z powodu niefortunnych właściwości optycznych". Największy wkład w prace prowadzone pod kierunkiem naukowców z filii w Heidelbergu Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL) w Niemczech wnieśli naukowcy z Uniwersytetu w Heidelbergu, Instytutu Technologii w Karlsruhe i Uniwersytetu im. Goethego w Niemczech oraz z Instytutu Medycznego im. Howarda Hughesa i Instytutu Sloan-Kettering w USA.
Kraje
Niemcy, Stany Zjednoczone