p Microscopia de super-resolução é uma técnica que pode "ver" além da difração de luz, fornecendo visualizações sem precedentes de células e suas estruturas internas e organelas. A técnica tem atraído um interesse crescente recentemente, especialmente porque seus desenvolvedores ganharam o Prêmio Nobel de Química em 2014. p Mas a microscopia de super-resolução vem com uma grande limitação:ela só oferece resolução espacial. Isso pode ser suficiente para amostras estáticas, como materiais sólidos ou células fixas, mas quando se trata de biologia, as coisas ficam mais complicadas. As células vivas são altamente dinâmicas e dependem de um conjunto complexo de processos biológicos que ocorrem em escalas de tempo abaixo de um segundo, mudando constantemente. Então, se quisermos visualizar e entender como as células vivas funcionam na saúde e na doença, precisamos também de uma resolução de tempo elevado (ou "temporal").

p Uma equipe liderada pelo Professor Theo Lasser, o chefe do Laboratório de Óptica Biomédica (LOB) da EPFL já deu passos largos para resolver o problema, desenvolvendo uma técnica que pode realizar microscopia de super-resolução 3-D e imagens de fase 3-D rápidas em um único instrumento. A imagem de fase é uma técnica que traduz as mudanças na fase da luz causadas pelas células e suas organelas em mapas de índice de refração das próprias células.

p A plataforma única, que é referido como um microscópio 4-D, combina a sensibilidade e alta resolução de tempo da imagem de fase com a especificidade e alta resolução espacial da microscopia de fluorescência. Os pesquisadores desenvolveram um novo algoritmo que pode recuperar as informações de fase de uma pilha de imagens de campo claro obtidas por um microscópio clássico.

p "Com este algoritmo, apresentamos uma nova maneira de obter microscopia de fase quantitativa 3-D usando um microscópio de campo claro convencional, "diz Adrien Descloux, um dos principais autores do artigo. "Isso permite a visualização direta e análise de estruturas subcelulares em células vivas sem marcação."

p Para obter imagens 3-D rápidas, os cientistas projetaram um prisma de divisão de imagens sob medida, que permite a gravação simultânea de uma pilha de oito imagens deslocadas em z. Isso significa que o microscópio pode realizar imagens de fase 3-D de alta velocidade em um volume de 2,5μm x 50μm x 50μm. A velocidade do microscópio é basicamente limitada pela velocidade de sua câmera; para esta demonstração, a equipe foi capaz de obter imagens da dinâmica intracelular em até 200 Hz. "Com o prisma como complemento, você pode transformar um microscópio clássico em um gerador de imagens 3D ultrarrápido, "diz Kristin Grussmayer, outro dos principais autores do artigo.

p O prisma também é adequado para imagens de fluorescência 3-D, que os cientistas testaram usando imagens de flutuação óptica de super-resolução (SOFI). Este método explora o piscar de corantes fluorescentes para melhorar a resolução 3-D por meio da análise de correlação do sinal. Usando isso, os pesquisadores realizaram imagens de super-resolução 3-D de estruturas coradas nas células, e combinado com imagem de fase livre de rótulo 3-D. As duas técnicas se complementam muito bem, revelando imagens fascinantes da arquitetura interna, citoesqueleto, e organelas também em células vivas em diferentes momentos.

p “Estamos entusiasmados com estes resultados e as possibilidades oferecidas por esta técnica, "diz o professor Hilal Lashuel, cujo laboratório na EPFL se uniu ao Professor Lasser no uso da nova técnica para estudar os mecanismos pelos quais a agregação de proteínas contribui para o desenvolvimento e progressão de doenças neurodegenerativas, como Parkinson e Alzheimer. "Os avanços técnicos permitiram a visualização em alta resolução da formação de agregados patológicos de alfa-sinucleína nos neurônios do hipocampo."

p A equipe chamou a nova plataforma de microscopia de PRISM, para Instrumento de Recuperação de Fase com Microscopia de Super-resolução. "Oferecemos o PRISM como uma nova ferramenta de microscopia e prevemos que será rapidamente usado na comunidade de ciências da vida para expandir o escopo de imagens 3-D de alta velocidade para investigações biológicas, "diz Theo Lasser." Esperamos que se torne um burro de carga regular para a neurociência e a biologia. "