Спустя всего две недели после объявления о присуждении Нобелевской премии по химии, 24 октября в журнале «Сайенс» (Science) появилась статья лауреата этого года Эрика Бетцига (Eric Betzig) о дальнейшем усовершенствовании флуоресцентного микроскопа, за работу над которым и была вручена почётная награда. Статья описывает технологию наблюдения за протеканием процессов в клетках, в отличие от мгновенных снимков, доступных ранее. Более того, новый микроскоп создаёт объёмное изображение, позволяющее изучить процесс со всех сторон.
Суть технологии флуоресцентной микроскопии, предложенной Бетцигом и удостоенной Нобелевской премии, заключается в активизации молекулы лазером, регистрации возникшего флуоресцентного излучении и последующей обработки сигнала для повышения точности определения координат молекулы. Ограничениями этого метода являются требование к относительной малоподвижности молекул, необходимость сконцентрироваться на малом участке, а также риск повредить образец чрезмерной дозой светового излучения.
Для съёмки объектов в динамике Бетциг с коллегами использовали иной подход. Вместо того чтобы направлять на конкретный участок один мощный лазерный луч, сканируется лишь один слой, благодаря чему создаётся изображение в срезе. Затем источник света быстро перемещается и формирует изображение в другой плоскости. Установка может делать подобные снимки порядка 1000 раз в секунду, формируя, по сути, четырёхмерное пространственно-временное изображение. Полученный массив данных можно превратить в видео с возможностью разглядеть процесс с любой стороны, например, чтобы увидеть сокращения мышц зародыша червя.
Возможность видеть процессы в клетках в реальном времени, да ещё и в 3D, не далась даром — взамен пришлось несколько поступиться разрешением. Однако оно достаточно для того, чтобы изучать объекты размерами от молекулы до эмбриона. При этом интенсивность излучения, приходящаяся на отдельные участки образца, намного ниже, чем у технологии, ранее удостоенной Нобелевской премии.
Для демонстрации возможностей нового микроскопа исследователи создали и опубликовали несколько видеороликов, которые можно просмотреть на сайте журнала. Уже сейчас работающие прототипы микроскопа поступили в лаборатории, и в будущем Бетциг надеется оснастить ими как можно больше профильных заведений.