Команда Наньянского технологического университета (Сингапур) разработала стратегию визуализации без использования экзогенных меток, позволяющую картировать субклеточную динамику в живых клетках с помощью широкопольной интерферометрической микроскопии рассеяния (iSCAT). Исследование опубликовано в журнале *PhotoniX Life*. С помощью статистического анализа случайных флуктуаций в последовательностях
Репортаж от Wedoany，Команда Наньянского технологического университета (Nanyang Technological University, Singapore) разработала стратегию визуализации без использования экзогенных меток, позволяющую картировать субклеточную динамику в живых клетках с помощью широкопольной интерферометрической микроскопии рассеяния (iSCAT). Исследование опубликовано в журнале *PhotoniX Life*. С помощью статистического анализа случайных флуктуаций в последовательностях изображений iSCAT удалось выявить состояние клеток и их динамическую гетерогенность без добавления меток.
Клетки как динамические системы характеризуются тепловым и активным движением внутренних органелл, макромолекул, мембран и цитоскелетных структур, которые связаны с субклеточной структурой и энергетическим состоянием. Прямая визуализация этих быстрых и пространственно гетерогенных движений в живых клетках представляет сложность, а распространённые экзогенные метки могут нарушать клеточное поведение.
Для решения этой задачи исследовательская группа провела полнопольный анализ спектральной плотности мощности (PSD) высокоскоростных временных рядов iSCAT. В различных типах клеток в диапазоне 30–1250 Гц PSD сигнала iSCAT в большинстве клеточных областей подчиняется обратному степенному закону: S(f)=βf⁻α. Подогнанные спектральный индекс (α) и амплитуда (β) отражают характеристики и интенсивность субклеточного движения соответственно. Путём кодирования α в оттенок, β в яркость и коэффициента детерминации (R²) в насыщенность в цветовом пространстве HSV (оттенок-насыщенность-яркость) были созданы двумерные карты спектрального индекса, отражающие пространственное распределение клеточной динамики.
Экспериментальные результаты показали, что этот метод позволяет визуализировать изменения состояния клеток без меток. В клетках HeLa карты спектрального индекса чётко различают митотические и интерфазные клетки, а также отслеживают динамические переходы в процессе митоза. В клетках, индуцированных к апоптозу перекисью водорода, карты спектрального индекса показали увеличение гетерогенности, причём области с высоким α были связаны с апоптотическим мембранным блеббингом. Карты также улавливали различия, связанные со степенью злокачественности в подтипах клеток рака щитовидной железы: у клеток папиллярного рака щитовидной железы (PTC), фолликулярного рака щитовидной железы (FTC) и анапластического рака щитовидной железы (ATC) медианное значение спектрального индекса постепенно снижалось по мере увеличения злокачественности.
Результаты исследования показывают, что широкопольная iSCAT-визуализация в сочетании с анализом спектрального индекса мощности может служить внутренним оптическим считывателем состояния клеток. Поскольку метод не требует экзогенных меток, он может найти применение в продольных исследованиях живых клеток, механобиологии, исследованиях рака, а также в оценке качества терапии стволовыми клетками.
См. статью: «Label-free mapping of subcellular dynamics using wide-field interferometric scattering microscopy and spectral exponent analysis.» PhotoniX Life. doi: 10.3724/PXLIFE.2025-0012
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
