Ny billeddannelsesmetode giver et levende indblik i, hvordan celler fungerer

Ved at kombinere to mikroskopimetoder er EPFL-forskere i stand til at se, hvad der sker inde i en celle og på dens membran samtidigt, hvilket giver en hidtil uset indsigt i de cellulære processer, der opstår under f.eks. infektion.

Celler er den grundlæggende komponent i levende organismer og er vært for en række komplekse biologiske fænomener. Forskere skal være i stand til at studere disse fænomener i detaljer for at forstå visse former for lidelser og sygdomme og derefter udvikle effektive behandlinger. Men effektivt at observere levende celler på mikro- eller nanoskala er fortsat en udfordring. Ved at kombinere to forskellige mikroskopimetoder har EPFL-forskere fra to forskellige laboratorier i fællesskab udviklet et system, der kan bruges til at se levende celler i aktion med uovertruffen præcision. Deres resultater vises i to artikler:en offentliggjort i Nature Communications i juli og den anden udgives i dag i ACS Nano .

"De tilgængelige metoder giver mange tekniske udfordringer ved at observere levende celler på et sådant granulært niveau," siger Georg Fantner, leder af EPFL's Laboratory for Bio- og Nano- Instrumentation (LBNI). "Teknikker som elektronmikroskopi tillader uovertruffen opløsning af celleoverfladen på nanoskala, men det kræver, at man placerer prøver under vakuum og bombarderer dem med elektroner. Levende organismer kan simpelthen ikke overleve den slags behandling. En anden almindelig metode er fluorescensmikroskopi. Selvom det tillader du observerer prøver uden at ødelægge dem, for at have tilstrækkelig opløsning til at løse den tredimensionelle overflade af cellen er svært. Derudover kan den nødvendige dosis af fotoner forårsage celleskade."

EPFL-forskerne besluttede derfor at kombinere to komplementære mikroskopier for at observere celleoverfladen og molekylær aktivitet indeni, som er minimalt invasive for levende celler. De koblede stokastisk optisk fluktuationsbilleddannelse (SOFI), som kan bruges til at se målrettede molekyler og fænomener, der forekommer inde i celler, med scanningprobemikroskopi (eller mere specifikt scanningionkonduktansmikroskopi - SICM). Scanningprobemikroskopi involverer generelt at røre en celleprøve direkte med en probespids for at afsløre dens overflade og kortlægge dens topografi. Imidlertid er den mekaniske kontakt mellem prøven og spidsen skadelig for observationen af ​​levende celler, fordi den forstyrrer cellernes oprindelige tilstand. EPFL-teamet udviklede derfor et mikroskop, hvor den fysiske sonde er erstattet af en nanopore af glas, der måler strømmen af ​​ioner for at detektere celleoverfladen uden kontakt.