Новый метод позволяет наполнять клетки гидрогелем, физически увеличивая их до размеров крошечных зернышек. Благодаря этому их можно рассмотреть даже без микроскопа.Средний размер человеческой клетки составляет 50 микрометров, внутриклеточных органелл — еще вдесятеро меньше. Чтобы различить отдельную клетку, требуется хотя бы простой микроскоп, а для органелл в ней — уже достаточно мощный и сложный. Однако новая технология, разработанная учеными из Йельского университета, позволяет «раздувать» клетки до размеров, позволяющих увидеть их невооруженным глазом.

Статья Йорга Беверсдорфа (Joerg Bewersdorf) и его коллег представлена в библиотеке препринтов biorXiv.

Концепцию «расширительной микроскопии» (Expansion Microscopy, ExM) впервые описали еще в 2015 году. Образец погружается в гидрогель, состоящий из акрилата натрия и других мелких молекул, которые способны проникать в клетки. Оказавшись внутри, они полимеризуются и поглощают влагу, буквально «раздувая» клетки и при этом сохраняя их от разрушения. Объем клеток увеличивается в тысячи раз, однако все содержимое оказывается сильно разбавлено водой и становится прозрачным. Поэтому ученые, применявшие ExM, были вынуждены дополнять метод сложными техниками флуоресцентных меток.

Схема ExM; справа виден образец, в котором легко различить отдельные клетки, размеры которых делают их видимыми глазу / ©Ons M’Saad, CC-BY-NC-NC 4.0

Команда профессора Беверсдорфа усовершенствовала технологию, найдя простые и доступные средства окрашивания клеток и их содержимого. Для этого их обрабатывают полимерами, которые связываются с молекулами белков, и пигментами, оседающими на поверхности этих полимеров. Дополнительно сигнал усиливается напылением серебра. В результате увеличенные клетки и даже некоторые органеллы и скопления белка можно различить невооруженным глазом, без использования микроскопа.

По словам ученых, комбинируя увеличение и окрашивание, можно получать препараты, позволяющие рассмотреть форму отдельных клеток, участки межклеточных взаимодействий (включая синапсы, если речь идет о нейронах), а внутри — различить ядро и цитоплазму. С помощью простейшего «школьного» микроскопа можно увидеть еще больше деталей, включая складчатые мембраны митохондрий. До сих пор для этого требовались куда более сложные инструменты, стоимость которых может достигать миллиона долларов.