Nowa technologia mikroskopowa może zapewnić najgłębsze jak dotąd spojrzenie na żywą tkankę mózgową

Zespół naukowców z MIT opracował nową technologię mikroskopową, która może zajrzeć głębiej w tkankę mózgową na poziomie pojedynczej komórki niż konwencjonalne mikroskopy. System wykorzystuje nowatorskie połączenie światła i dźwięku do tworzenia obrazów o wysokiej rozdzielczości bez potrzeby stosowania zewnętrznych etykiet. Praca została szczegółowo opisana w artykule opublikowanym w czasopiśmie Light: Science and Applications.

Nowy system "Multiphoton-In and Acoustic-Out" działa w dwóch głównych etapach. Po pierwsze, wykorzystuje intensywną, ultrakrótką serię światła o długiej długości fali, aby wniknąć głęboko i precyzyjnie w tkankę mózgową. "Światło trójfotonowe" wzbudza docelową cząsteczkę w pojedynczej komórce.

W drugim etapie, zamiast próbować wykryć słabe światło fluorescencyjne emitowane przez cząsteczkę, mierzy się dźwięk. Gdy energia świetlna jest pochłaniana, powoduje rozszerzenie termiczne w komórce, wytwarzając fale dźwiękowe, które przemieszczają się przez tkankę. Bardzo czuły mikrofon ultradźwiękowy odbiera dźwięk, a następnie system przekształca sygnał dźwiękowy w szczegółowy obraz.

Korzystając z nowego systemu, zespół z powodzeniem zobrazował NAD(P)H - cząsteczkę związaną z metabolizmem komórkowym i aktywnością neuronów - bezpośrednio przez ludzki organoid mózgowy o grubości 1,1 milimetra. Aby spojrzeć na to z odpowiedniej perspektywy, liczba ta jest 5 razy większa niż ta, do której zdolne są inne technologie mikroskopów bezznakowych.

Biorąc pod uwagę, że nowy system nie wymaga żadnych dodatkowych chemikaliów ani inżynierii genetycznej, naukowcy przewidują, że pewnego dnia może on zostać wykorzystany w warunkach klinicznych, takich jak wykrywanie biomarkerów chorób takich jak choroba Alzheimera podczas operacji mózgu. Przeprowadzone do tej pory testy odbywały się in vitro i ex vivo, ale zespół dąży teraz do demonstracji na żywym zwierzęciu.