Клеточная визуализация

Виртуальная наноскопия: исследование биологических тканей на клеточном уровне

Что такое виртуальная наноскопия?

Виртуальная наноскопия — это новая технология, которая позволяет ученым создавать масштабируемые изображения биологических тканей на клеточном уровне. Она объединяет тысячи отдельных изображений электронного микроскопа для создания единого и интерактивного целого. Это позволяет исследователям изучать структуру ткани в беспрецедентных деталях, от вида на уровне ткани до внутренних структур отдельных клеток.

Как работает виртуальная наноскопия?

Виртуальная наноскопия начинается со сбора тысяч слегка перекрывающихся изображений с помощью электронного микроскопа. Затем эти изображения сшиваются вместе с использованием автоматизированной программы. Программа использует метаданные об ориентации отдельных изображений и алгоритм, который сравнивает похожие характеристики на каждом изображении, чтобы определить, где именно они должны быть размещены.

Получившееся изображение представляет собой огромный файл, который можно увеличивать и уменьшать, чтобы отображать различные уровни детализации. Например, изображение эмбриона зебрафиш, показанное в статье, состоит из более чем 26 000 отдельных изображений и имеет общий вес 281 гигапиксель. Это позволяет исследователям переходить от уменьшенного изображения всего эмбриона к детальному виду структур, таких как ядро, внутри определенной клетки.

Преимущества виртуальной наноскопии

Виртуальная наноскопия предлагает несколько преимуществ по сравнению с традиционной электронной микроскопией. Во-первых, она позволяет ученым создавать полный трехмерный вид образца ткани. Это отличается от традиционной электронной микроскопии, которая может делать только двумерные изображения небольших участков ткани.

Во-вторых, виртуальная наноскопия позволяет ученым исследовать образцы тканей неразрушающим способом. Традиционная электронная микроскопия требует, чтобы образцы сохранялись способом, который может повредить их структуру. С другой стороны, виртуальная наноскопия не требует никакой подготовки образцов, поэтому ее можно использовать для изучения живых тканей.

В-третьих, виртуальная наноскопия намного быстрее, чем традиционная электронная микроскопия. Сбор и обработка одного изображения электронного микроскопа может занять часы или даже дни. С другой стороны, виртуальная наноскопия может быть использована для создания полного трехмерного изображения образца ткани в течение нескольких минут.

Применение виртуальной наноскопии

Виртуальная наноскопия имеет широкий спектр применения в биологических исследованиях. Ее можно использовать для изучения структуры клеток, тканей и органов. Ее также можно использовать для отслеживания развития эмбрионов и изучения влияния лекарств и токсинов на клетки.

В этой статье исследователи использовали виртуальную наноскопию для анализа эмбриона зебрафиш, ткани кожи человека, эмбриона мыши и клеток почки мыши. Они обнаружили, что виртуальная наноскопия может быть использована для идентификации новых структур в клетках и отслеживания движения клеток во времени.

Заключение

Виртуальная наноскопия — это мощный новый инструмент, который революционизирует то, как ученые изучают биологические ткани. Она предлагает несколько преимуществ по сравнению с традиционной электронной микроскопией, включая возможность создания полных трехмерных изображений образцов тканей, изучения образцов тканей неразрушающим способом и делает это намного быстрее, чем традиционная электронная микроскопия. Поэтому ожидается, что виртуальная наноскопия будет играть важную роль в биологических исследованиях в ближайшие годы.