Ограниченность методов микроскопии, позволяющих анализировать лишь единичную клетку правильной формы, преодолеет новая технология клеточной томографии, разработанная московскими учеными, 10 марта сообщает пресс-служба Национального исследовательского технологического университета «МИСиС».

Коллектив исследователей из НИТУ МИСиС, МГУ им. М. В. Ломоносова и Всероссийского научно-исследовательского института оптико-физических измерений (ВНИИОФИ), разработавший проект по созданию технологии неинвазивного картирования цитоплазмы, так называемую локальную томографию, намерены с помощью созданного локального томографа изучать субклеточные структуры и цитоплазму при функционировании нейрона.

Эти исследования должны помочь в понимании работы мозга человека. Такой томограф уже собран, причем только из российских комплектующих, и ученые уже получили первые снимки нейронов.

Живая клетка прозрачна, и это усложняет наблюдение за динамическими колебаниями мембраны или плотностью белка в ней, которые сопровождают процессы, происходящие в клетке. Поэтому для изучения таких процессов применяется окрашивание клетки или введение в нее маркеров. Однако это приводит к изменению ее состояния и искажению результатов исследования.

Развивающееся в последнее время томографическое направление фазовой и абсорбционной микроскопии (исследования структуры и химической природы живых клеток с помощью высококонтрастных изображений) ограничено возможностью анализа лишь единичной клетки правильной формы.

Традиционная компьютерная томография также не дает возможности уловить более сложные формы. Эти проблемы сделали создание новых подходов в лабораторной диагностике, позволяющих изучать локальные динамические процессы в живых клетках различных форм, актуальной исследовательской и биомедицинской задачей.

Томограф, разработанный научным коллективом, рассматривает прозрачную клетку как фазовый объект, применяя к нему интерференционные методы измерения. Это позволяет получать количественную информацию об объемном распределении показателя преломления клетки и судить о ее морфологии, регистрируя величину оптической разности хода лучей.

В результате исследования работы локального томографа будет разработана методология получения субклеточных изображений и клеточной диагностики, не приводящей к повреждению клеток.

Такие методы востребованы в биотехнологии и биомедицине для стимуляции нейронов, приводящей к восстановлению нейронных связей, а также для культивирования и контроля не измененного в процессе исследования состояния клеток организма пациента, что улучшает процесс диагностики заболеваний.

Участница проекта из МИСиС Татьяна Маракуца рассказала: «Данный проект неплохо коррелируется с передовыми тенденциями научно-технического мира, а именно с процессом воссоздания нейросети на базе нейронов человеческого организма, ведь потенциально он может предоставить ценные сведения о структуре нейрона и не только».

Она также отметила, что в их проекте используются только российские комплектующие, что не снижает качество создаваемых снимков по сравнению с зарубежными аналогами. Поэтому их разработка может стать толчком для развития производства сопутствующих компонентов в России.

На созданном командой ученых прототипе томографа были сделаны первые снимки нейронов, которые позволили оценить внутриклеточные процессы нейрона с достаточно высокой скоростью — около 100 проекций клетки за 1 минуту.

Следующим этапом проекта станет разработка программы, оценивающей изображения клеток (нейронов), и методологии получения субклеточных изображений на локальном томографе. Их исследователи используют для доказательства возможность оценки субклеточных структур и цитоплазмы при функционировании нейрона.

Ученые считают, что эти работы приблизят их к пониманию процессов, происходящих в человеческом мозге, в частности, к пониманию того, как работают нейронные связи.