Учёные из лаборатории SLAC National Accelerator Laboratory (США) представили метод, значительно повышающий точность подготовки образцов для криоэлектронной томографии (криоЭТ). КриоЭТ позволяет получать трёхмерные изображения внутренних структур клеток с почти атомным разрешением, но требует очень тонких образцов — порядка 200 нанометров.

Проблема заключается в том, что большинство клеток, включая клетки человека, слишком «толстые» для прямого просвечивания электронным лучом. Для решения этой задачи исследователи используют ионный луч для вырезания тонких срезов из клеток. Однако, этот процесс требует высокой точности, чтобы интересующая структура — например, рибосома или хлоропласт — попала в этот срез. До сих пор для этого требовалось множество попыток.

Новый метод сочетает в себе световую микроскопию и ионно-лучевое фрезерование. Учёные использовали так называемую три-коинцидентную систему, которая выравнивает фокальные плоскости сканирующего электронного микроскопа, ионного луча и оптического микроскопа. В отличие от коммерческих систем, эта система позволяет отслеживать флуоресценцию во время фрезерования.

Принцип работы основан на интерференции света. Когда ионный луч стачивает верхнюю часть клетки, флуоресцентный свет от интересующего объекта, помеченного специальными химическими веществами, отражается от поверхности образца и интерферирует со входящим светом. Разработанное под этот метод программное обеспечение точно определяет положение флуоресцентного объекта на основе изменений яркости, что позволяет более точно нацеливать ионный луч.

Для демонстрации возможностей нового метода учёные получили изображение вируса шириной 26 нанометров. Результаты показывают, что этот подход позволяет нацеливаться на биологические структуры, ранее недоступные для криоЭТ. Метод может быть применён для изучения других вирусных частиц и небольших структур, участвующих в делении клеток.

В будущем команда планирует интегрировать в три-коинцидентную систему передовые методы световой микроскопии, чтобы ещё больше улучшить качество оптического изображения и получать максимально информативные изображения для криоЭТ.