UT Southwestern conçoit un microscope 3D polyvalent pour l'imagerie de cellules vivantes
Le système multi-immersion alterne entre air, eau et huile sans reconstruire les composants optiques.
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Des chercheurs du UT Southwestern Medical Center ont mis au point une invention qui réunit plusieurs modes d'imagerie à feuille de lumière dans un seul instrument. Décrit dans Nature Methods, le microscope à plan oblique multi-immersion capture des vues tridimensionnelles de cellules et de tissus vivants tout en les protégeant des dommages lumineux. Cette configuration permet aux laboratoires de recherche de mener des expériences biologiques variées sans acquérir de systèmes spécialisés distincts.
Alterner entre immersion dans l'air, l'eau et l'huile
La microscopie de fluorescence à feuille de lumière classique exige généralement un matériel dédié à des conditions expérimentales précises. L'observation à fort grossissement des détails intracellulaires nécessite un objectif à immersion dans l'huile. L'observation de tissus plus épais ou d'organoïdes requiert une immersion dans l'eau ou des liquides d'immersion spécialisés. Le balayage rapide de plaques de culture sans contact avec l'échantillon nécessite un objectif à air. Selon les travaux publiés par Phys.org, le maintien de microscopes distincts pour chaque milieu fait grimper les coûts d'investissement et la maintenance technique des installations de recherche.
Pour lever cette contrainte, l'auteur correspondant Reto Fiolka et la co-première auteure Bingying Chen ont mis au point le microscope à plan oblique multi-immersion, ou miOPM. La nouvelle invention accueille sur un même châssis optique des objectifs conçus pour l'air, l'eau et l'huile. Une lentille zoom réglable compense les différences de réfraction lorsque les scientifiques changent le liquide autour d'un échantillon, préservant la netteté de l'image sans reconstruction manuelle de l'optique interne.
« Notre travail rend une technique de microscopie très répandue, appelée microscopie de fluorescence à feuille de lumière, plus polyvalente et plus simple d'emploi. »
— Reto Fiolka, Ph.D., professeur associé au UT Southwestern Medical Center
Une imagerie 3D rapide à exposition lumineuse limitée
L'instrument éclaire les échantillons biologiques à l'aide de fines feuilles de lumière, en balayant un plan à la fois pour construire un modèle tridimensionnel. Cette conception limite l'éclairage superflu, freine la phototoxicité et le photoblanchiment, de sorte que les chercheurs peuvent observer de fragiles spécimens vivants sur de longues durées.
Lors des essais opérationnels décrits par Phys.org, l'équipe a imagé les mouvements dynamiques à la surface de cellules immunitaires et cartographié la fonction des organites. Le système a résolu des mitochondries individuelles et de l'ADN mitochondrial dans des cellules HeLa de cancer du col de l'utérus, des réseaux d'actine dans des cellules de cancer du pancréas, ainsi que des molécules riches en glucides dans des tissus pulmonaires de souris.
Criblage à haut débit sur plaques multi-puits standard
Au-delà des préparations tissulaires isolées, la plateforme s'interface avec des formats multi-puits, dont les plaques standard à 384 puits. Cette capacité permet un balayage automatisé de centaines de puits contenant des cellules humaines vivantes ou des mini-tumeurs. Comme l'a démontré l'équipe d'inventeurs, l'unification de ces capacités élimine la nécessité de recalibrer ou de passer d'un microscope à l'autre lors de criblages biologiques à haut débit.
Les chercheurs pharmaceutiques peuvent appliquer cette innovation pour évaluer l'effet de chimiothèques sur des cibles pathologiques dans des modèles tissulaires 3D. Parce que la plateforme préserve la viabilité cellulaire lors de balayages répétés, les chercheurs peuvent suivre dans le temps les changements structurels liés à la maladie dans des modèles pulmonaires, hépatiques et neurologiques, ce qui souligne combien une telle propriété intellectuelle pourrait profiter aux laboratoires académiques comme à toute start-up de biotechnologie cherchant à obtenir une licence sur le brevet.
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