Победители конкурса микровидеосъемки 2023 Small World in Motion
В конце сентября стали известны победители конкурса 2023 Small World in Motion, который проводит компания Nikon. Конкурс Nikon International Small World проводится с 1975 года, в нем жюри выбирает лучшие научные микрофотографии, сделанные с помощью оптического микроскопа. С 2011 года компания проводит отдельный конкурс Small World in Motion для микроскопических видео.
В 2023 году на конкурс микровидеороликов было подано почти 400 заявок на участие из 41 одной страны со всех обитаемых континентов мира. Предлагаем вам познакомиться с работами победителей.
48-часовой таймлапс растущих нейронов, которые соединяют разные концы центральной нервной системы куриного эмбриона (Александр Дюмулен, Цюрихский университет).
Видео с 40-кратным увеличением сделано с помощью конфокального микроскопа.
Движение крови по микрососудам в хвостовом плавнике небольшой рыбы (Фабиан Уэстон, проект Университета Нового Южного Уэльса Protist Lab Films).
Изображение получено с помощью дифференциальной интерференционно-контрастной видеомикроскопии с 10-кратным увеличением.
Слияние и последующая гибель человеческих клеток, зараженных коронавирусом SARS-CoV-2 (Нелл Сондерс, Пастеровский институт).
Для получения изображения автор использовала лазерную голотомографию с 60-кратным увеличением.
Пять микроскопических существ в капле воды из пруда (Бенедикт Плайер). животное типа стрекающих подвижный колониальный организм из отдела зеленых водорослей планктонное неокеаническое ракообразное протист типа инфузорий колониальный организм из отдела охрофитовых водорослей животное типа стрекающих
В порядке появления на видео это
Съемка поводилась методом темнопольной микроскопии с увеличением в 2,5–3,5 раза.
Сердцебиение рыбки данио-рерио возрастом пять дней (Михаэль Вебер, Гёттингенский университет имени Георга Августа).
Для съемки использована флуоресцентная микроскопия плоскостного освещения с 20-кратным увеличением.
Еще 25 участников удостоились почетных призов. Мы отобрали самые красивые из этих работ.
Съемка в поляризованном свете с пятикратным увеличением.
Видео снято в поляризованном свете с увеличением в 10 и 20 раз.
Изображение получено с помощью микроскопии плоскостного освещения с пятикратным увеличением.
Съемка с помощью интерференционно-контрастного микроскопа с 25-кратным увеличением.
Изображение получено с помощью конфокального микроскопа с 63-кратным увеличением.
На остальные работы можно посмотреть на сайте конкурса.
Он опередил хронологический возраст человека при разных заболеваниях
Американские и канадские исследователи сопоставили данные анализа транскриптомов отдельных клеток и протеома внутриглазных жидкостей, полученных в микроколичествах в ходе офтальмологических операций. Это позволило идентифицировать и картировать сотни белковых маркеров, характерных для конкретных клеток, и понять механизмы клеточных изменений в глазу при различных заболеваниях. Моделирование с помощью алгоритмов машинного обучения помогло предсказать молекулярный возраст глаза и выяснить, что при многих болезнях признаки клеточного старения в глазу опережают молекулярные часы всего организма. Отчет о работе опубликован в журнале Cell. Анализ отдельных клеток в живых человеческих тканях позволяет с высокой точностью понимать механизмы развития различных заболеваний и искать молекулярные мишени для эффективных и избирательно действующих лекарств. Возможности этого подхода сильно ограничены в случае не регенерирующих органов и тканей, таких как мозг и сетчатка глаза, поскольку биопсия для получения живых клеток может нанести им непоправимые повреждения. При этом заболевания подобных органов вызывают особый интерес врачей и ученых, поскольку лечить их сложно, а последствия могут быть тяжелыми и необратимыми. Человеческий глаз — сложный орган, состоящий из производных всех трех зародышевых листков. Он содержит нервные, сосудистые, стромальные, иммунные и кровяные клетки — на данный момент описано и транскриптомно охарактеризовано 57 их типов. Все они высвобождают белки во внутриглазные жидкости — стекловидное тело и водянистую влагу, которые отгорожены от плазмы крови гематоофтальмологическим барьером и сохраняют уникальность белкового состава. Винит Махаджан (Vinit Mahajan) из Стэнфордского университета с коллегами из США и Канады воспользовался материалами 120 жидких микробиопсий стекловидного тела и водянистой влаги, забранных у пациентов в ходе офтальмологических операций. В них выполнили протемное профилирование высокого разрешения с помощью аптамерной аналитической системы, охватывающей 6345 человеческих белков. 5953 из них удалось обнаружить в здоровых образцах внутриглазных жидкостей. Чтобы определить клеточные источники этих белков, данные по ним сопоставили с результатами полнотранскриптомного анализа 82072 одиночных клеток, относящихся ко всем 57 известным глазным типам и 15 внеглазным (включая кровяные, печеночные и селезеночные). Для 99,5 процента обнаруженных белков был найден соответствующий ген в анализе транскримтомов; 99,4 процента этих генов экспрессировались на месте в глазу. Так же выяснилось, что несмотря на анатомические и ферментативные барьеры стекловидное тело и водянистая влага обмениваются белками — 87 процентов из них оказались общими у обеих жидкостей. Кластеризация кодирующих белки генов показала, что они кластеризуются преимущественно по типам клеток, а не по типам тканей. Мультиомная интеграция данных позволила идентифицировать 1920 маркерных белков с высокоспецифичной экспрессией в соответствующем типе клеток. С помощью подобного подхода, названного TEMPO (tracing expression of multiple protein origins, отслеживание экспрессии источников множественных белков), исследователи определили клеточные контуры, вовлеченные в развитие некоторых заболеваний, и получили несколько неожиданных результатов. Оказалось, что пигментный ретинит снижает уровень маркеров палочек, колбочек, биполярных и амакринных клеток, эритроцитов и сосудистого эндотелия, но практически не затрагивает другие клетки сетчатки, включая горизонтальные и ганглионарные. При увеите были выявлены многочисленные маркеры воспаления и повреждение колбочек, биполярных и амакринных клеток. На разных стадиях диабетической ретинопатии патологический процесс переключался между разными пулами клеток. Также выяснилось, что при болезни Паркинсона происходят молекулярные изменения в клетках сетчатки, в том числе в ее наружном фоторецепторном слое, соответствующие прогрессированию заболевания, причем анатомических признаков повреждения может и не быть. Это указывает на возможность использования микробиопсии глазной жидкости для диагностики и мониторинга некоторых нейродегенеративных заболеваний. Кроме того, авторы работы обнаружили постепенные изменения уровня 6313 белков при старении здорового глаза. Их разделили на 10 кластеров по схожести траекторий этих возрастных изменений и выяснили, что в большинстве кластеров они проходят нелинейно. В заключение исследователи с помощью алгоритмов машинного обучения создали модель для предсказания возраста глаза по 26 белкам и успешно валидировали ее на когорте здоровых пациентов. Когда эту модель применили к пациентам с различными заболеваниями, определенный возраст глаза значительно опережал хронологический возраст пациента: при непролиферативной диабетической ретинопатии — в среднем на 12 лет (причем признаки ускоренного клеточного старения появлялись раньше клинических симптомов), при пролиферативной — на 31 год, при пигментном ретините — на 16 лет, и при увеите — на 29 лет. При этом 85 процентов белков из модели не относились к биомаркерам этих заболеваний. Это значит, возможно, что при разработке новых методов терапии глазных болезней необходим комплексный подход, воздействующий одновременно на разные механизмы молекулярного и клеточного старения, нарушенные при конкретном заболевании, заключают авторы работы. В апреле 2023 года сотрудники Калифорнийского университета в Сан-Диего представили результаты фундаментального исследования, согласно которому позвоночные обязаны своим выскочувствительным зрением бактериальному белку, приобретенному в процессе эволюции. О том, как устроено зрение и как функционирует глаз, рассказывается в материале «Зрение как оно есть».