Исследователи EPFL являются пионерами достижений в области криогенной микроскопии - Компания по криогенному хранению Чэнду, ООО

Ученые EPFL разработали новый исследовательский инструмент для наблюдения за образцами биологических тканей, приготовленными с использованием метода, открытого около сорока лет назад лауреатом Нобелевской премии Жаком Дюбоше, почетным профессором Лозаннского университета. Их инструмент – единственный в своем роде в мире – открывает многообещающие новые направления исследований.

Профессору Андерсу Мейбому и его исследовательской группе потребовалось почти 10 лет и несколько прототипов, прежде чем они наконец сделали это. Теперь им удалось усовершенствовать метод анализа, известный как наномасштабная масс-спектрометрия вторичных ионов (NanoSIMS), создав машину CryoNanoSIMS — инструмент, который может анализировать химический и изотопный состав образцов остеклованных тканей. Используемый ими процесс подготовки проб был разработан в 1980-х годах известным биофизиком Во Жаком Дюбоше, получившим Нобелевскую премию по химии 2017 года за этот прорыв. Этот процесс, который лежит в основе современной криогенной электронной микроскопии, сохраняет все компоненты биологического образца в их наиболее первозданном посмертном состоянии. Машина CryoNanoSIMS исследовательской группы и ее потенциальные преимущества описаны в статье, опубликованной в журнале BMS Biology.

«Теперь мы можем генерировать изображения того, где именно в образце клетки или ткани хранится или используется определенное питательное вещество, или куда данное лекарство попадает – или не попадает. Другого способа получить эту информацию нет», – говорит Мейбом. , который возглавляет лабораторию биологической геохимии в Школе архитектуры, гражданского строительства и экологической инженерии EPFL, а также является профессором Лозаннского университета (UNIL).

Наш инструмент CryoNanoSIMS открывает совершенно новые возможности для исследований.

Новые горизонты исследований

С помощью машины CryoNanoSIMS ученые могут брать криогенно подготовленные образцы биологических тканей, в которых ни одна молекула не была потеряна или даже смещена, и непосредственно наблюдать точное внутриклеточное распределение соединений, необходимых, например, для лечения бактериальных инфекций и рака. Ученые также могут использовать машину для визуализации распределения микроэлементов в тканях растений, что критически важно для улучшения роста растений и урожайности, а также для отслеживания загрязнителей окружающей среды в почве и биопленках. И все это можно сделать с субклеточным пространственным разрешением. «Наш инструмент CryoNanoSIMS открывает совершенно новые возможности для исследований», — говорит Мейбом.

«В моей лаборатории мы полным ходом разрабатываем интенсивную программу исследований этой уникальной возможности». Лаборатория Meibom CryoNanoSIMS расположена в UNIL, где она является частью Центра расширенного анализа поверхности, консорциума лабораторий UNIL и EPFL, которые используют самое современное оборудование для проведения элементного и изотопного анализа поверхности для широкого спектра тем исследований, простирающихся от геологии до биологии. Комментируя новый прибор, Дюбоше называет его «важным расширением области биологической химии».

Швейцарская точность

Технология NanoSIMS уже произвела революцию в области визуализации, когда она была представлена около 20 лет назад. Он предполагает направление пучка ионов на образец и получение изображений с разрешением 100 нм. Но все связанные с этим методы подготовки проб приводят к некоторой степени искажения морфологии тканей и потере растворимых соединений. Чтобы преодолеть эти препятствия, Мейбом и его команда разработали криогенный процесс подготовки образцов и добавили в машину NanoSIMS новые физические компоненты, в том числе резервуар с жидким азотом, чтобы она могла вмещать криогенные образцы.

«Было чрезвычайно сложно превратить прибор, работающий при комнатной температуре, в прибор, способный анализировать замороженные образцы тканей, сохраняя при этом образец холодным и стабильным в течение многих часов. Но нам это удалось, и теперь мы можем получать совершенно новую информацию», — говорит Мейбом. «Ничего из этого было бы невозможно без машиностроительных навыков мастерских EPFL и швейцарских фирм, с которыми мы работали, для достижения необходимой степени точности конкретных деталей».