Un salt uriaș în biologie: cum au înghețat oamenii de știință celulele în fracțiuni de secundă

O echipă de cercetători de la Universitatea din Osaka, împreună cu instituții partenere, a dezvoltat o tehnică revoluționară de microscopie crio-optică, care permite înghețarea instantanee a celulelor vii în timpul activității lor. Această metodă oferă imagini ultra-detaliate ale proceselor biologice rapide, care până acum erau dificil de surprins în mod clar.

Limitările microscopiei tradiționale

Observarea proceselor celulare dinamice, cum ar fi undele de ioni de calciu din celulele musculare cardiace, a fost mult timp o provocare majoră. Microscopiile optice convenționale se confruntă cu un compromis între rezoluția temporală și cea spațială, deoarece pentru a obține imagini clare este nevoie de mai multă lumină, ceea ce încetinește captarea imaginilor.

„În loc să urmărim viteza, am decis să înghețăm întreaga scenă”, a explicat Kosuke Tsuji, unul dintre autorii principali. Echipa a conceput o cameră specială pentru înghețarea probelor, combinând avantajele microscopiei pe celule vii cu cele ale fixării criogenice.

Cum funcționează tehnica

09:02, 13.06.2025 • Sănătate

Pas istoric în vindecarea HIV. Oamenii de știință au găsit soluția pentru a elimina complet ADN-ul virusului

Metoda constă în răcirea instantanee a celulelor direct sub microscop, în momentul dorit, folosind un sistem de injectare criogenică controlată electric. Acest proces blochează procesele biologice în doar 10 milisecunde, păstrând atât structura, cât și starea chimică a celulelor.

Un exemplu prezentat de cercetători a fost înghețarea undelor de ioni de calciu din celulele musculare cardiace. Odată „înghețate”, acestea au fost analizate în trei dimensiuni printr-o tehnică de super-rezoluție care, în mod normal, nu poate urmări evenimente rapide din cauza timpilor lungi de achiziție.

Beneficii și aplicații

Această abordare permite expuneri de până la 1000 de ori mai lungi decât în cazul microscopiei live, ceea ce crește semnificativ acuratețea măsurătorilor. De asemenea, tehnica facilitează combinarea mai multor metode de imagistică pe aceeași probă, eliminând problema necorelării temporale între tehnici diferite.

„Credem că această metodă va deschide noi perspective în cercetarea biomedicală, permițând investigarea în detaliu a proceselor celulare care până acum erau imposibil de surprins”, a declarat Katsumasa Fujita, autorul principal al studiului publicat în revista Light: Science & Applications.

Inovația ar putea avea un impact major în înțelegerea mecanismelor biologice fundamentale și în dezvoltarea terapiilor pentru boli cardiovasculare sau alte afecțiuni în care dinamica celulară joacă un rol esențial.