Высокое разрешение: ученые увидели, как формируются органы у млекопитающих

Ученые из исследовательского кампуса Медицинского института Говарда Хьюза создали новый микроскоп, который может отслеживать происхождение и движение отдельных клеток в реальном времени. Микроскоп вырисовывает виртуальную карту того, как развиваются млекопитающие в утробе матери. Ученые наблюдали за эмбрионом мыши.

Раньше исследователи из института Говарда Хьюза наблюдали за формированием эмбрионов плодовой мухи и рыбок Данио. Но рыбки и мухи - достаточно простые организмы. Они прозрачны и не очень чувствительны к свету, что делает их легкой целью для наблюдений.

Мыши - совсем другая история. Чтобы наблюдать за формированием эмбриона мыши в лабораторных условиях, требуется  соблюдение очень многих факторов: эмбрионы содержатся в стерильных условиях в питательной среде, температура и состав среды должен быть под постоянным контролем. Более того, клетки невероятно чувствительны к свету, а ткани могут быть плотными и непрозрачными.

Для микроскопа эмбрион является движущейся мишенью, постоянно меняющейся по размеру и положению. Поскольку объект наблюдений нестабилен, микроскоп должен постоянно адаптироваться, принимать решения за миллисекунды и делать более сотни изображений с лучших ракурсов.

В центре микроскопа исследователей в прозрачном акриловом кубе находится камера формирования эмбрионов. Два световых листа освещают эмбрион, а две камеры записывают изображения. Эти компоненты позволяют исследователям "шпионить" за некогда невидимым миром раннего развития органов.

По каждому исследованному эмбриону ученые собрали около миллиона изображений. Затем они подключили вычислительные инструменты, которые позволили собрать общую картину развития эмбриона. Без этих программ человеку потребовалось бы от двух до трех лет, чтобы отследить каждую клетку.

Результаты наблюдений важны для понимания того, как формируются системы органов у людей. Потенциально они могут помочь лечению врожденных дефектов.