Усовершенствованный метод многофотонной микроскопии позволяет повысить качество визуализации биологических тканей без нарушения их целостности — например, увидеть живые нейроны работающего мозга.

Флюоресцентные нейроны (красные), кровеносные сосуды (синие) и нейроны без флюорофоров (темные области)
Трехмерная реконструкция подкорковой области мозга мыши с нейронами, содержащими красный флуоресцентный белок. В ходе эксперимента введение флуоресцентных белков осуществлялось либо с кровотоком (использование «красителей»), либо путем генетической модификации подопытных мышей.

Профессор Крис Сюй (Chris Xu) из Корнельского университета, стоявший у истоков техники многофотонной микроскопии, и группа его коллег опубликовали новую работу, посвященную усовершенствованному методу двухфотонной микроскопии — с использованием не двух-, а трехфотонного возбуждения. Они продемонстрировали 3D-визуализацию с высоким разрешением на примере подкорковых областей живого, нетронутого мозга мыши.

Многофотонная микроскопия основана на возбуждении флюорофоров фотонами лазерного излучения. Чтобы возбужденный флюорофор испустил флюоресцентный фотон (который и нужен для получения картинки), он должен поглотить два или три фотона лазерного излучения. Для двухфотонного возбуждения необходимо лазерное излучение с длиной волны 700−1000 нм, которое достаточно быстро поглощается тканями организма. Увеличение длины волны возбуждающего лазерного излучения до 1700 нм и использование трехфотонного возбуждения позволило минимизировать рассеяние и поглощение в тканях, ограничивающие глубину визуализации. Однако при этом пришлось усовершенствовать и технику фокусировки лазера, чтобы увеличить вероятность одновременного поглощения флюорофором трех фотонов. Так был преодолен фундаментальный предел глубины, на которую можно «заглянуть» с помощью двухфотонной микроскопии.

Получить трехмерную картину живого организма можно и другими методами — например, с помощью МРТ. Но разрешающая способность многофотонной микроскопии в 100, а то и 1000 раз выше.

По пресс-релизу Cornell University