Finští vědci vyvinuli bezobjektivní metodu pro sledování živých buněk přímo v inkubátoru

Výzkumníci z Tampere University ve Finsku vyvinuli novou metodu bezobjektivního zobrazování, která dokáže z jediného snímku získat přesná kvantitativní data o živých buňkách. Studie byla publikována v časopise Applied Physics Letters.

Na rozdíl od klasické mikroskopie, která pro zobrazení vzorku využívá soustavu čoček, pracuje bezobjektivní zobrazování s jednoduššími optickými principy a senzorem, který zaznamenává světlo procházející vzorkem. Z naměřeného vzoru pak lze matematicky rekonstruovat informace o struktuře a vlastnostech sledovaných buněk. Metoda vyvinutá finskými vědci jde v tomto přístupu dál – dokáže z jediného snímku odvodit kvantitativní parametry, které dosud vyžadovaly složitější měření nebo více snímků.

Celý systém je navržen jako kompaktní zařízení, které se vejde do standardního inkubátoru používaného pro kultivaci buněk. To je zásadní rozdíl oproti běžným mikroskopickým sestavám, které jsou obvykle objemné a vyžadují, aby byl vzorek z inkubátoru vyjmut a umístěn pod přístroj. Díky malým rozměrům mohou buňky zůstat po celou dobu experimentu v prostředí s kontrolovanou teplotou, vlhkostí a složením atmosféry, což odpovídá podmínkám, na které jsou laboratorně pěstované buňky zvyklé.

Hlavní výhodou nové metody je možnost kontinuálního sledování živých buněk po dobu hodin až dní, aniž by bylo nutné použít barvení nebo jiné značkovací techniky. Běžně používané fluorescenční barvy a další značky sice umožňují zviditelnit konkrétní buněčné struktury nebo procesy, zároveň ale mohou buňky zatěžovat, ovlivňovat jejich chování nebo omezovat dobu, po kterou lze pozorování provádět. Bezznačkový přístup tato omezení odstraňuje a umožňuje sledovat buňky v jejich přirozeném stavu po podstatně delší dobu.

Kontinuální monitorování bez nutnosti zásahu do vzorku má význam především pro výzkum buněčných procesů, které probíhají pomalu nebo nepravidelně – například dělení buněk, jejich růst, pohyb nebo reakci na různé látky. Vědci díky tomu mohou získat ucelenější obraz dynamiky buněčných populací, než jaký poskytují jednotlivé snímky pořízené v oddělených časových bodech.

Autoři studie zdůrazňují, že metoda kombinuje jednoduchost konstrukce s výpočetní náročností zpracování dat. Zatímco optická část systému je relativně nenáročná a kompaktní, klíčovou roli hraje matematický model, který z naměřeného obrazového vzoru dokáže zpětně odvodit kvantitativní charakteristiky buněk, aniž by bylo nutné použít objektiv nebo složitou optickou soustavu.

Vývoj podobných technologií zapadá do širšího trendu v biomedicínském výzkumu, kde roste poptávka po nástrojích umožňujících sledovat živé buňky dlouhodobě a v podmínkách co nejbližších jejich přirozenému prostředí. Kompaktní zobrazovací systémy, které lze umístit přímo do inkubátoru, mohou usnadnit experimenty v laboratořích zabývajících se buněčnou biologií, farmakologickým testováním nebo vývojem nových léčiv, kde je dlouhodobé a nerušené sledování buněčných kultur klíčové.

Výzkumný tým z Tampere University v práci popisuje technické parametry systému i způsob, jakým byla metoda validována na vzorcích živých buněk. Výsledky naznačují, že přístup může být využitelný i mimo úzce specializovaná pracoviště, díky relativně jednoduché konstrukci a nižším nárokům na prostor ve srovnání s tradičními mikroskopickými systémy.

Studie byla zveřejněna v časopise Applied Physics Letters, který se zaměřuje na publikování výzkumu na pomezí fyziky a aplikovaných technologií, včetně optiky a zobrazovacích metod používaných v biologii a medicíně. Zveřejnění v tomto odborném periodiku podtrhuje technický charakter vývoje, který kombinuje poznatky z optiky, zpracování obrazu a buněčné biologie.

Finští výzkumníci v souvislosti se svou prací naznačují, že další kroky by mohly směřovat k rozšíření možností systému, například k zobrazování více typů buněk současně nebo k integraci s dalšími laboratorními nástroji používanými při dlouhodobém sledování buněčných kultur. Konkrétní plány na komerční využití nebo rozsáhlejší testování zatím nebyly specifikovány.