26 ноября 2025 года на факультете биоинженерии и биоинформатики МГУ состоялся 54-й семинар Программы развития Московского университета.
С докладом «Конфокальная лазерная микроскопия в биологии и медицине, возможности сверхвысокого разрешения» выступил Плотников Егор Юрьевич, доктор биологических наук, профессор РАН, заведующий лабораторией структуры и функции митохондрий НИИ ФХБ имени А.Н.Белозерского МГУ имени М.В.Ломоносова.
Как рассмотреть то, что меньше длины волны света? Этот вопрос десятилетиями казался риторическим — ведь дифракционный предел оптической микроскопии (~250 нм по XY) считался непреодолимым. Тем не менее, именно от способности видеть мельчайшие детали зависит прогресс современной клеточной биологии: тонкая организация цитоскелета, динамика мембран, архитектура ядра — всё это лежит на границе возможностей классических методов.
Конфокальная микроскопия долгое время оставалась эталоном трёхмерной флуоресцентной визуализации. Её принцип — оптическое сечение образца с помощью точечного освещения и pinhole-апертуры, которая отсеивает рассеянное излучение, — позволил учёным впервые «заглянуть вглубь» клетки. Но и конфокал подчиняется законам дифракции. Прорыв произошёл с появлением технологий суперразрешения, способных обойти этот барьер без разрушения живых систем.
Одной из самых элегантных реализаций стала система Airyscan, встроенная в микроскоп Zeiss LSM 900. Вместо того чтобы отсечь большую часть света, как в классическом конфокале, Airyscan регистрирует весь Airy-диск с помощью 32-канального GaAsP-детектора и затем восстанавливает изображение вычислительно. В результате — повышение разрешения почти вдвое (до ~120 нм по XY), рост чувствительности в несколько раз и улучшение отношения сигнал/шум, при этом метод остаётся полностью совместимым со стандартными флуорофорами и живыми клетками.
В МГУ LSM 900 с Airyscan, закупленный по Программе развития Московского университета, стал ключевым инструментом для проверки молекулярных гипотез на клеточном уровне. С его помощью показано, что у беломорской губки отсутствуют интерфазные микротрубочки — уникальное явление, ранее известное лишь у простейших; выявлена роль онкогенной ГТФазы ARL4C в нуклеации микротрубочек; доказано, что соотношение изоформ актина напрямую влияет на архитектуру ядерной оболочки и степень компактизации хроматина.
Кроме того, с использованием этой системы исследовано действие трихостатина А: показано, что он замедляет пролиферацию фибробластов, одновременно стимулируя регенерацию нормальных почечных клеток, что открывает перспективы для терапии почечного повреждения. На том же приборе изучена роль кардиальных прогениторных клеток в восстановлении миокарда при ренокардиальном синдроме, а также проведена оценка биосовместимости новых полимеров для нейроинтерфейсов, позволившая выделить наиболее подходящие для клеток нейрального происхождения.
LSM 900 активно используется и для фундаментальных клеточных исследований — от анализа механизмов аутофагии и динамики митохондрий (включая открытие митохондриальной поры и измерение трансмембранного потенциала) до оценки устойчивости клеток к окислительному стрессу и визуализации кальциевых волн в ответ на повреждение.
В области растительной физиологии высокая чувствительность и точность системы по оси Z помогли раскрыть роль апоптотической протеазы фитаспазы в устойчивости растений к биотическим стрессам — открытие, имеющее прикладное значение для сельского хозяйства.
Эти исследования уже легли в основу публикаций в международных научных журналах и студенческих дипломных проектов.
Лекция познакомила слушателей с физическими принципами конфокальной микроскопии, идеями суперразрешения и конкретными примерами научных прорывов, сделанных с помощью LSM 900. Отдельное внимание было уделено тому, как современные визуализационные технологии становятся не только инструментом открытия, но и мощной образовательной платформой, формирующей новое поколение исследователей.
С докладом «Конфокальная лазерная микроскопия в биологии и медицине, возможности сверхвысокого разрешения» выступил Плотников Егор Юрьевич, доктор биологических наук, профессор РАН, заведующий лабораторией структуры и функции митохондрий НИИ ФХБ имени А.Н.Белозерского МГУ имени М.В.Ломоносова.
Как рассмотреть то, что меньше длины волны света? Этот вопрос десятилетиями казался риторическим — ведь дифракционный предел оптической микроскопии (~250 нм по XY) считался непреодолимым. Тем не менее, именно от способности видеть мельчайшие детали зависит прогресс современной клеточной биологии: тонкая организация цитоскелета, динамика мембран, архитектура ядра — всё это лежит на границе возможностей классических методов.
Конфокальная микроскопия долгое время оставалась эталоном трёхмерной флуоресцентной визуализации. Её принцип — оптическое сечение образца с помощью точечного освещения и pinhole-апертуры, которая отсеивает рассеянное излучение, — позволил учёным впервые «заглянуть вглубь» клетки. Но и конфокал подчиняется законам дифракции. Прорыв произошёл с появлением технологий суперразрешения, способных обойти этот барьер без разрушения живых систем.
Одной из самых элегантных реализаций стала система Airyscan, встроенная в микроскоп Zeiss LSM 900. Вместо того чтобы отсечь большую часть света, как в классическом конфокале, Airyscan регистрирует весь Airy-диск с помощью 32-канального GaAsP-детектора и затем восстанавливает изображение вычислительно. В результате — повышение разрешения почти вдвое (до ~120 нм по XY), рост чувствительности в несколько раз и улучшение отношения сигнал/шум, при этом метод остаётся полностью совместимым со стандартными флуорофорами и живыми клетками.
В МГУ LSM 900 с Airyscan, закупленный по Программе развития Московского университета, стал ключевым инструментом для проверки молекулярных гипотез на клеточном уровне. С его помощью показано, что у беломорской губки отсутствуют интерфазные микротрубочки — уникальное явление, ранее известное лишь у простейших; выявлена роль онкогенной ГТФазы ARL4C в нуклеации микротрубочек; доказано, что соотношение изоформ актина напрямую влияет на архитектуру ядерной оболочки и степень компактизации хроматина.
Кроме того, с использованием этой системы исследовано действие трихостатина А: показано, что он замедляет пролиферацию фибробластов, одновременно стимулируя регенерацию нормальных почечных клеток, что открывает перспективы для терапии почечного повреждения. На том же приборе изучена роль кардиальных прогениторных клеток в восстановлении миокарда при ренокардиальном синдроме, а также проведена оценка биосовместимости новых полимеров для нейроинтерфейсов, позволившая выделить наиболее подходящие для клеток нейрального происхождения.
LSM 900 активно используется и для фундаментальных клеточных исследований — от анализа механизмов аутофагии и динамики митохондрий (включая открытие митохондриальной поры и измерение трансмембранного потенциала) до оценки устойчивости клеток к окислительному стрессу и визуализации кальциевых волн в ответ на повреждение.
В области растительной физиологии высокая чувствительность и точность системы по оси Z помогли раскрыть роль апоптотической протеазы фитаспазы в устойчивости растений к биотическим стрессам — открытие, имеющее прикладное значение для сельского хозяйства.
Эти исследования уже легли в основу публикаций в международных научных журналах и студенческих дипломных проектов.
Лекция познакомила слушателей с физическими принципами конфокальной микроскопии, идеями суперразрешения и конкретными примерами научных прорывов, сделанных с помощью LSM 900. Отдельное внимание было уделено тому, как современные визуализационные технологии становятся не только инструментом открытия, но и мощной образовательной платформой, формирующей новое поколение исследователей.