Forskare vid University of Tokyo har byggt ett tvåvägs, etikettfritt mikroskop som fångar mikro- och nanoskala-aktivitet i levande celler utan färger. Smeknamnet ”Great Unified Microscope” kombinerar framåt- och bakåtströdd ljusteknik för att bredda vad forskare kan se inuti celler, inklusive förändringar under celldöd och uppskattningar av partikelstorlek och brytningsindex.
University of Tokyo har avslöjat ett mikroskop som simultant registrerar framåt- och bakåtströdd ljus från levande celler, vilket gör det möjligt för forskare att visualisera stora cellstrukturer och snabbt rörliga nanoskala-partiklar i en enda vy. I deras granskade artikel kallar författarna metoden för bidirektional kvantitativ spridningsmikroskopi (BiQSM). Smeknamnet ”Great Unified Microscope” förekommer i universitetets pressmaterial och relaterad rapportering.
Hur det fungerar
- Konventionell kvantitativ fas-mikroskopi (QPM) mäter framåtströdd ljus och är väl lämpad för att visualisera mikrostukturer —definierade i denna studie som egenskaper över ungefär 100 nanometer— men har svårt med mycket små, snabbt rörliga objekt.
- Interferometrisk spridningsmikroskopi (iSCAT) mäter bakåtströdd ljus och kan detektera nanoskala-mål, inklusive enskilda proteiner, men saknar den bredare kontextuella vy som QPM ger.
- Genom att fånga ljus från båda riktningarna samtidigt överbryggar det nya systemet dessa förmågor. I Nature Communications (publicerad 14 november 2025) rapporterar teamet ett dynamiskt omfång 14 gånger bredare än QPM i sina experiment, vilket möjliggör simultan bildtagning av nanoskala-dynamik och mikrostruktur —utan fluorescerande etiketter—.
Vad forskarna gjorde och fann
- Instrumentet utvecklades av Kohki Horie, Keiichiro Toda, Takuma Nakamura och Takuro Ideguchi, alla vid University of Tokyo. Horie och Toda är medförsta författare.
- För att validera uppsättningen övervakade gruppen celler medan de tiến mot döden, och registrerade bilddata som innehöll både framåt- och bakåtströdda signaler i en ram. ”Jag vill förstå dynamiska processer inuti levande celler med icke-invasiva metoder”, sa Horie. ”Vår största utmaning”, tillade Toda, ”var att rent separera två typer av signaler från en enda bild samtidigt som vi höll bruset lågt och undvek blandning mellan dem”, enligt University of Tokyos pressmeddelande.
- Genom att jämföra mönster i framåt- och bakåtströdda signaler kunde teamet spåra rörelsen hos större cellstrukturer tillsammans med mycket mindre partiklar och, enligt universitetet, uppskatta varje parts storlek och brytningsindex.
Varför det spelar roll
- Eftersom tekniken är etikettfri och skonsam mot celler kan den vara användbar för långsiktiga observationer och för applikationer som testning och kvalitetskontroll i farmaceutiska och biotekniska miljöer, noterar universitetet.
Vad som kommer härnäst
- ”Vi planerar att studera ännu mindre partiklar, som exosomer och virus, och uppskatta deras storlek och brytningsindex i olika prover”, sa Toda. Författarna siktar också på att bättre beskriva hur celler avancerar mot döden genom att styra cellulära tillstånd och korsvalidera resultaten med andra metoder.
Publiceringsdetaljer
- Studien, ”Bidirektional kvantitativ spridningsmikroskopi”, publicerades i Nature Communications den 14 november 2025, av Horie, Toda, Nakamura och Ideguchi vid University of Tokyo.
