Сердце рыбки: прижизненная визуализация с помощью двухфотонной light-sheet микроскопии

На фотографии — трехдневный трансгенный малек рыбы Danio rerio. Красная область на фотографии — это его сердце. Сердце испускает красную флуоресценцию, потому что в клетки сердечной мышцы был внесен ген красного флуоресцентного белка tdTomato.

Однако интенсивные сокращения сильно усложняют прижизненную визуализацию сердца, выявление особенностей его анатомического строения, исследование динамики работы.

В лаборатории «Передовой Биофотоники» LIFT развиваются новые методики прижизненной визуализации, среди которых двухфотонная флуоресцентная микроскопия «светового листа» (two-photon light-sheet microscopy) позволяющая следить за самой быстрой динамикой органов. Техника использует инфракрасного излучение, что заметно повышает глубину визуализации, а нелинейная природа взаимодействия – контрастность изображений.

На видео представлена визуализация работы сердца малька рыбки Danio rerio с применением двухфотонной флуоресцентной микроскопии «светового листа» со скоростью до 200 кадров в секунду. Двухкамерное сердце рыбки состоит из предсердия, принимающего кровь, и желудочка, который ее выталкивает. Быстрая съемка позволяет запечатлеть работу клапанов, подающих кровь в систему и разделяющих ее по камерам.  

В последние десятилетия пресноводные рыбы Danio rerio стали одним из наиболее распространенных модельных объектов как для фундаментальных научных исследований, так и для доклинических испытаний. Предложенный подход, основанный на использовании микроскопии «светового листа» для визуализации физиологических процессов в мальках Danio rerio, экспрессирующих флуоресцентные белки и биосенсоры, может послужить основой для создания новых платформ для скриннинга лекарственных препаратов.

Данные получены группами «Передовая биофотоника», LIFT (рук. А.А.Ланин) и «Метаболические основы патологии» ИБХ имени М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН (рук. Д.С.Билан).