Рис. 1. Слева: 3D–модель микроскопа. Все его составляющие (кроме лазеров) укреплены на демонстрационной доске 46×61 см, повернутой вертикально рядом с оптической стойкой со столиком с окулярами. Справа: фотография самого микроскопа.
Команда Эрика Бетцига создала новый микроскоп, способный снимать живые объекты микромасштаба в режиме реального времени. О его возможностях рассказано на страницах журнала Science. В сухом кратком резюме перечислено, что новый микроскоп (рис. 1) позволяет: регистрировать перемещения одной биомолекулы, увидеть процессы, происходящие внутри клетки, проследить поведение отдельных клеток в окружающем матриксе, а также взаимодействие клеток между собой в многоклеточных системах. В реальности же при взгляде сквозь окуляр нового микроскопа открывается новый захватывающий мир.
Журнал Science на этой неделе пригласил своих читателей в кино: в статье Lattice light-sheet microscopy: Imaging molecules to embryos at high spatiotemporal resolution и дополнительных материалах к ней демонстрируются более 20 видеороликов. И это не простые видеоклипы — это микро- или даже наномир, снятый в режиме реального времени. Работа стала результатом труда большого коллектива авторов, среди которых есть и недавний лауреат Нобелевской премии по химии Эрик Бетциг.
Кадры из видео, показывающие Т-клетку (коричневый цвет), присоединяющуюся к клетке-мишени (синий цвет). На видео это взаимодействие можно рассмотреть во всех деталях.
На это зрелище действительно стоит посмотреть: перед глазами открывается целый мир движущихся молекул внутри живой клетки. Вот клетка культуры HeLa, а на ее поверхности вытягиваются, дрожат и качаются тонкие нити-филоподии. Конечно, превосходные сверхкачественные изображения этих клеток с филоподиями имеются во множестве, но сейчас можно увидеть эти изображения «живыми». Это примерно как мчащийся поезд на широком экране в сравнении с его фотографией.
Кого-то, возможно, больше впечатлит ролик с развивающимся ранним эмбрионом дрозофилы в ходе спинного закрытия. Вроде это тоже известный сюжет, исследованный вдоль и поперек — но нет: перед нашими глазами клетки с прокрашенными кадгеринами, маркирующими возникающие клеточные контакты, а на следующем ролике — то же самое, но демонстрируется движение клеток с прокрашенными актиновыми нитями: вот они сползаются по направлению друг к другу, клетки меняют форму, сгущаются в одном месте, дрожат, занимая нужную позицию... И это не реконструкция, это — то, что происходит с белками клетки — актином, кадгерином — на самом деле в ходе эмбриогенеза. Можно пометить светящейся меткой другие белки и регуляторы — и опять увидеть в реальном времени картину их экспрессии и работы в клетке, будь это та или иная стадия эмбриогенеза или любой другой биологический процесс. Важно то, что изучаемые объекты продолжают жить на предметном столике.
Куда направляются молекулы белков микротрубочек во время последовательных фаз клеточного деления? — пожалуйста, смотрите другой видеоролик. Вот движутся хромосомы, растут микротрубочки, митохондрии взаимодействуют с эндоплазматическим ретикулумом. Последнее особенно интересно: видно, как эндоплазматический ретикулум преображается в особую «цистерну», вмещающую митохондрии, и можно отследить специфические перемещения и тех, и других. Никакие графики и никакая фотография не передает живой динамики клеточного деления (рис. 2).