Ny mikroskopteknik kan ge den hittills djupaste inblicken i levande hjärnvävnad

Ett team av MIT-forskare har utvecklat en ny mikroskopteknik som kan se djupare in i hjärnvävnad på encellsnivå än vad konventionella mikroskop kan. Systemet utnyttjar en ny kombination av ljus och ljud för att skapa högupplösta bilder utan behov av externa etiketter. Arbetet beskrivs i detalj i en artikel som publiceras i tidskriften Light: Science and Applications.

Den nya "Multiphoton-In and Acoustic-Out" fungerar i två stora steg. Först används en intensiv, ultrakort salva av långvågigt ljus för att tränga djupt och exakt in i hjärnvävnaden. "Trefotonljuset" exciterar målmolekylen i en enda cell.

I det andra steget mäter man ljudet istället för att försöka detektera det svaga fluorescerande ljus som molekylen avger. När ljusenergin absorberas orsakar den en termisk expansion i cellen, vilket ger upphov till ljudvågor som färdas genom vävnaden. En mycket känslig ultraljudsmikrofon fångar upp ljudet, och systemet omvandlar sedan ljudsignalen till en detaljerad bild.

Med hjälp av det nya systemet lyckades teamet avbilda NAD(P)H - en molekyl som är associerad med cellulär metabolism och neuronaktivitet - rakt igenom en 1,1 millimeter tjock mänsklig cerebral organoid. För att sätta det i perspektiv är den siffran 5 gånger högre än vad andra etikettfria mikroskoptekniker klarar av.

Eftersom det nya systemet inte kräver några tillsatta kemikalier eller genteknik räknar forskarna med att det en dag skulle kunna användas i kliniska sammanhang, t.ex. för att upptäcka biomarkörer för sjukdomar som Alzheimers under hjärnkirurgi. De tester som hittills har genomförts har varit in vitro och ex vivo, men teamet siktar nu på en demonstration på ett levande djur.