Метод многофотонной микроскопии

Путем данного метода возможно выполнять контроль и визуализировать процессы, происходящие в проблемных органах и тканях, снова и снова в течение выбранного периода времени. Цель такого исследования – проблемы и наблюдение происходящих процессов в условиях реального времени. Так, например, для изучения такого заболевания, как легочный фиброз, в медицинском отделении Техасского университета в Галвестоуне профессор Джоан Николс и ее коллеги разработали биоинженерную легочную ткань путем создания трехмерной группы культивируемых клеток-органоидов, имитирующих черты органа. Этот органоид может быть отображен с помощью многофотонной микроскопии для сравнения и анализа здоровой и фиброзной, либо больной ткани.Иногда органоидов недостаточно. Так, в Цюрихском университете в Швейцарии профессор нейробиологии Себастьян Джессбергер использует многофотонную микроскопию для изучения мозга живых мышей, чтоба понять, как нейроны генерируются в гиппокампе млекопитающих на протяжении всей жизни организма, особенно в зубчатой извилине. Путем оперативного вмешательства Джессбергер обнажил гиппокамп и сделал «окно» в мозг, которое можно использовать для визуализации в реальном времени в течение месяцев и даже лет, когда мыши продолжают выполнять свой обычный диапазон поведения. Джессбергер метит стволовые клетки у этих мышей и отслеживает данные клетки с течени5ем времени с помощью многофотонной микроскопии. В настоящее время техника позволяет получать изображения на глубину около 1 мм. В настоящее время проводятся исследования относительно увеличения возможности глубины наблюдения до 2 мм за счет использования трехфотонной микроскопии, разработанной Крисом Сю из Корнелльского университета в Итаке, штат Нью-Йорк [9].Используется метод многофотонной микроскопии и при исследовании опухолевых клеток в 2D и 3D моделях, благодаря чему возможно проведение фундаментальных исследований в области онкологии, разработка методов диагностики отклика опухолевых клеток при воздействии противоопухолевыми препаратами [1]. Имеются исследования в области применения двухфотонной микроскопии стромы молочной железы для использования в экспресс-диагностике рака [1].Широко ведутся исследования в области возвожностей применения метода многофотонной микроскопии для изучения динамики структурных изменений мочевого пузыря после его радиационного облучения. Данный метод основывается на альтерации коллагенсодержащих структур стенки мочевого пузыря после радиационного воздействия. Увеличение содержания коллагеновых структур, в свою очередь, свидетельствовало о начале формирования радиационного фиброза. Также ведутся исследования в области применения многофотонной микроскопии при оценке восстановительных процессов в стенке мочевого пузыря, после осуществления радиационного воздействия [3, 4, 6].Методы многофотонной микроскопии используются также при исследовании пространственной структуры коллагена – семейства фибриллярных белков, секретируемых клетками соединительной ткани. Исследования в данной области достаточно актуальны, поскольку изменение пространственной структуры коллагена является биомаркером большого числа заболеваний. Достоинствами использования метода многофотонной микроскопии при этом является возможность субклеточного пространственного разрешения и использования совокупности модальностей, что обеспечивает высокую информативность анализа [2].Проводятся также работы в областиприменения метода многофотонной микроскопии в исследовании процессов окислительного стресса, при изучении механизмов развития нейродегенеративных расстройств и т.д.ЗаключениеМетод многофотонной микроскопии, являясь относительно новым методом исследования, в настоящее время стремительно развивается и находит свое применение как в фундаментальных, так и прикладных исследованиях. Являясь технически сложным и высокоспецифичным, он требует сотрудничества биологов, химиков, медиков, физиков. Учитывая ряд ограничений при использовании метода многофотонной микроскопии, необходимо грамотно подходить к выбору данного метода при планировании исследования, с целью обеспечения его биологической, медицинской, экономической целесообразности. Необходимо отметить, что с каждым годом данный метод становится все более и более популярным, вследствие технологических достижений и удешевления оборудования, поэтому ожидается неуклонное увеличение и количества интересных экспериментальных открытий, полученных с его помощью.Таким образом, метод многофотонной микроскопии позволяет исследователям осуществлять более точные целенаправленные исследования и получать более качественные и достоверные результаты, особенно в динамике наблюдаемого процесса.Список используемой литературыДвухфотонная микроскопия стромы молочной железы exvivoдля использования в экспресс-диагностике рака / Е. А. Сергеева, М. Ю. Кириллин, В. В. Дуденкова, и др. // Современные технологии в медицине. – 2019. – Т. 11, № 3. – С. 89-97.Исследование пространственной структуры коллагена с применением методов многофотонной микроскопии и машинного обучения / Ю. В. Кистенев, Д. А. Вражнов, В. В. Николаев, и др. // успехи биологической химии. – 2019. – Т. 59. – С. 219-252.Количественная оценка радиационно-индуцированных изменений соединительнотканного матрикса мочевого пузыря методом нелинейной микроскопии / В. В. Дуденкова, А. В. Масленникова, Е. Б. Киселева, и др. // Современные технологии в медицине. – 2018. – Т. 10, № 3. – С. 118-124.Метод нелинейной микроскопии в изучении состояния внеклеточного матрикса мочевого пузыря при тяжелых осложнениях лучевой терапии опухолей женской репродуктивной системы / О. С. Стрельцова, А. В. Масленникова, К. Э. Юнусова, и др. // Современные технологии в медицине. – 2017. – Т. 9, № 2. – С. 19-28.Микроскопия с многофотонным возбуждением : статья. - Флуоресцентная микроскопия полного внутреннего отражения. - – URL: https://stormoff.ru/mediacenter/articles/ (датаобращения 22.02.2020).Многофотонная микроскопия в изучении морфологических особенностей радиационно-индуцированных повреждений мочевого пузыря / С. С. Кузнецов, В. В. Дуденкова, М. В. Кочуева, и др. // Современные технологии в медицине. – 2016. – Т. 8, № 2. – С. 31-39.Многофотонная микроскопия с эндогенным контрастом: природа флуорофоров и возможности в исследовании биохимических процессов / Е. А. Ширшин, Б. П. Якимов, М. Е. Дарвин, Н. П. Омеьяненко, и др. // Успехи биологической химии. – 2019. – Т. 59. – С. 139-180.Нелинейная оптическая микроскопия в применении к биомедицинским исследованиям /Ю. С. Крылова, А. О. Дробинцева, В. О. Полякова, и др. // Биотехносфера. – 2015. - № 2 (380). – С. 2-7. May M. Shedding light on deep tissue: Multiphotonmicroscopy. – Science [сайт]. – Mart 22, 2019. – URL: https://sciencemag.org/(датаобращения 20.02.2020).Sheppard C. R. Multifoton microscopy: a personal historical review, with some future predictions // Journal of Biomedical Optics. – URL: ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6974959 (датаобращения 20.02.2020).