Лауреатами Нобелевской премии по химии 2014 года стали микроскописты Эрик Бетциг (Eric Betzig), Штефан Хелл (Stefan Hell) и Уильям Мёрнер (William Moerner).
54-летний Бетциг из Медицинского института Говарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute) в Эшберне, штат Вирджиния, 52-летний Хелл из Института биофизической химии Макса Планка (Max Planck Institute for Biophysical Chemistry) в Гёттингене, Германия, и 61-летний Мёрнер из Стэнфордского университета (Stanford University), США, получат Нобелевскую премию “за создание флуоресцентной микроскопии с высоким разрешением”. Это официальная формулировка. Неофициальная, но прозвучавшая на пресс-конференции, посвященной объявлению имен лауреатов, — “за превращение светового микроскопа в наноскоп”, то есть инструмент, позволяющий разглядывать объекты наноразмера. Оптический микроскоп работает с ограничением, его разрешение никогда не превысит половину длины световой волны, это дифракционный предел, открытый немецким физиком-оптиком XIX века Эрнстом Аббе (Ernst Abbe). Создатели самого чувствительного на сегодняшний день микроскопа обошли этот предел, обратившись к флуоресценции. Флуоресцентная микроскопия позволяет получать увеличенные изображения благодаря свечению возбужденных атомов и молекул образца, который облучается светом с большей частотой. Излучение образца получают в оптическом спектре, и его можно сфотографировать особой камерой с большой выдержкой.
Нынешней Нобелевской премией отмечены два разных принципа флуоресцентной микроскопии. Один использует микроскопию на основе подавления спонтанного испускания, или STED-микроскопию, которая позволяет превысить дифракционный предел посредством избирательного тушения флуоресценции. Возможности такой микроскопии продемонстрировал в конце 1990-х Штефан Хелл. Здесь используются два лазерных луча: один возбуждает флуоресцентные молекулы, и они начинают светиться, другой гасит все свечение, кроме нанометрового. Сканируя образец нанометр за нанометром, исследователи получают изображение с высочайшим разрешением. Эрик Бетциг и Уильям Мёрнер независимо друг от друга заложили основы второго метода — микроскопии отдельных молекул, который позволяет включать и выключать флуоресценцию, что впервые было продемонстрировано в 2006 году. Здесь речь идет, в первую очередь, об отдельных флуоресцентных белках, которые могут прикрепляться к другим биологическим молекулам. Как отметил на пресс-конференции Штефан Хелл, вообще флуоресцентная микроскопия, или наноскопия, — это инструмент биомедицинских исследований. Сейчас благодаря этой микроскопии можно наблюдать работу внутриклеточных органелл, отдельные нейроны, скопления белковых молекул при болезнях Паркинсона и Альцгеймера. В контексте флуоресцентной наноскопии нельзя не упомянуть российского ученого из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН Андрея Климова, запатентовавшего высокоразрешающий флуоресцентный микроскоп в России в 2005 году.
Марина Аствацатурян
Нет комментариев