Et adaptivt mikroskop til billeddannelse af biologiske overflader

Moderne biologi er afhængig af vores evne til at observere levende celler ved hjælp af mikroskoper. De seneste fremskridt inden for optisk mikroskopi tillader cellulær og subcellulær billeddannelse inden for modelorganismer som eddikefluen, zebrafisk og mus.

En af de grundlæggende begrænsninger ved nuværende teknikker er toksiciteten forbundet med belysning, som kompromitterer de undersøgte biologiske processer. Indtil nu, der var ikke meget løsning på dette problem bortset fra at reducere lysniveauet, hvilket fører til tab af billedkvalitet.

I et nyt blad udgivet i Lysvidenskab og anvendelse , et hold ledet af Drs. Loïc Le Goff og Frédéric Galland, begge fra Institut Fresnel ved Aix Marseille University, Frankrig, har udviklet et nyt smart mikroskop, der automatisk beregner, hvor lyset skal sendes for at afbilde strukturerne af interesse i prøven på den mest effektive måde ved hjælp af læringsstrategier.

Udgangspunktet for dette projekt var observationen af, at de fleste biologiske væv har en velkarakteriseret arkitektur. I særdeleshed, de fleste embryoner er organiseret som overflader - celleplader - buede i rummet. Mikroskoper tilpasser ikke deres funktion til denne arkitektur:de scanner en laser fokuseret i hele 3D-rummet, der indeholder embryoet, hvilket er meget ineffektivt både med hensyn til hastighed og mængde af lys, der bestråler prøven. Mikroskopet udviklet på Fresnel Institute tilpasser automatisk sit scanningsmønster til morfologien af ​​buede biologiske overflader, uden forudgående kendskab til overfladen. På de testede prøver, vores smarte scanningsmikroskop har reduceret bestrålingen op til 100 gange sammenlignet med et konventionelt konfokalmikroskop.

Denne banebrydende teknologi var resultatet af et tæt samarbejde mellem dataforskere, fysikere og biologer i alt ved Institut Fresnel. Metoden åbner en ny måde at afbilde over lange perioder adfærden af ​​meget skrøbelige objekter såsom embryoner og organoider. Interessant nok, teknologien kunne meget enkelt tilpasses på mange af de kommercielle mikroskoper, der findes i billedbehandlingsfaciliteterne på biologiske institutter.