A sinistra:disegno di un tessuto biologico curvo. Gli esagoni rappresentano i contorni fluorescenti delle cellule organizzate in un foglio cellulare. Il tessuto può essere ricoperto da un secondo epitelio che può essere ignorato dal processo di imaging. A destra:da alcune acquisizioni (punti verdi), il microscopio stima automaticamente la superficie del tessuto (rete rossa) e può quindi concentrare le acquisizioni su questa superficie, o anche solo sui contorni delle cellule fluorescenti grazie ad un algoritmo di acquisizione propagativo. Credito:Faris Abouakil et al.
La biologia moderna si basa sulla nostra capacità di osservare le cellule viventi usando i microscopi. Gli ultimi progressi nella microscopia ottica consentono l'imaging cellulare e subcellulare all'interno di organismi modello come la mosca dell'aceto, zebrafish e topo.
Uno dei limiti fondamentali delle tecniche attuali è la tossicità associata all'illuminazione, che compromette i processi biologici studiati. Finora, non c'era molta soluzione a questo problema tranne che per ridurre il livello di luce, che porta a una perdita di qualità dell'immagine.
In un nuovo articolo pubblicato su Scienza e applicazione della luce , un team guidato dai dott. Loïc Le Goff e Frédéric Galland, entrambi dell'Institut Fresnel dell'Università di Aix Marsiglia, Francia, ha sviluppato un nuovo microscopio intelligente che calcola automaticamente dove inviare la luce per visualizzare le strutture di interesse nel campione nel modo più efficiente utilizzando strategie di apprendimento.
Il punto di partenza di questo progetto è stata l'osservazione che la maggior parte dei tessuti biologici ha un'architettura ben caratterizzata. In particolare, la maggior parte degli embrioni sono organizzati come superfici, fogli di cellule, curve nello spazio. I microscopi non adattano il loro funzionamento a questa architettura:scansionano un laser focalizzato in tutto lo spazio 3D che contiene l'embrione, che è molto inefficiente sia in termini di velocità che di quantità di luce che irradia il campione. Il microscopio sviluppato presso l'Istituto Fresnel adatta automaticamente il suo modello di scansione alla morfologia delle superfici biologiche curve, senza previa conoscenza della superficie. Sui campioni testati, il nostro microscopio a scansione intelligente ha ridotto l'irradiazione fino a 100 volte rispetto a un microscopio confocale convenzionale.
Questa tecnologia rivoluzionaria è il risultato di una stretta collaborazione tra data scientist, fisici e biologi all'Institut Fresnel. Il metodo apre un nuovo modo per visualizzare per lunghi periodi il comportamento di oggetti molto fragili come embrioni e organoidi. interessante, la tecnologia potrebbe essere adattata molto semplicemente su molti dei microscopi commerciali che si trovano nelle strutture di imaging negli istituti di biologia.
