I biologi hanno un nuovo strumento per tenere traccia e le cellule videocassetta muoversi all'interno dei tessuti viventi.
Chiamato a due fotoni microscopia a scansione laser, che ha rivelato, per esempio, la differenza drammatica tra il vagare casuale di cellule T immature e il goal-oriented, il movimento beeline delle cellule T attivate.
"Questa è la prima volta che qualcuno ha quantificato a quattro dimensioni di dati - i dati spaziali e temporali - per avere un quadro di lungo raggio migrazioni delle cellule attraverso i tessuti", ha detto Ellen immunologo Robey, professore di immunologia presso l' University of California, Berkeley . "La possibilità di visualizzare direttamente le cellule nei tessuti viventi ha cambiato il modo immunologi pensare a come le cellule esplorare il loro ambiente, il modo in cui il segnale a vicenda, e come migrare".
Robey e post-dottorato collega Colleen Witt sono tra una manciata di ricercatori con due fotoni di imaging per ottenere immagini in tempo reale delle cellule in tutto l'alto mezzo millimetro di un organo vivente, non solo sulla superficie del tessuto o all'interno di una fetta.
"Nei nostri studi precedenti (pubblicato su Science) abbiamo potuto vedere le celle stare insieme, presumibilmente segnalazione l'un l'altro. Nel nostro lavoro attuale, osserviamo le cellule che crediamo abbiano già ottenuto un segnale beelining via", ha detto Robey dei suoi studi nel timo , la ghiandola del sistema immunitario che svezza bambino le cellule T helper in attivo, o CD4, le cellule e assassino, o CD8, cellule creata appositamente per combattere gli invasori con virali. "Siamo rimasti sorpresi da quanto rapidamente e direttamente le cellule si muovono verso la destinazione finale".
La tecnica potrebbe consentire ai ricercatori in molti campi della biologia per tenere traccia migrazione delle cellule, i biologi hanno scoperto che sono comuni in molti tipi di tessuti, che vanno dai nervi ai linfonodi. Ad oggi, quali le migrazioni a lungo raggio sono stati dedotta dalle osservazioni di tessuto chimicamente fissato a diversi stadi di sviluppo.
"Due-fotone di imaging sta per cambiare per sempre letteralmente il modo in cui facciamo scienza biologica", ha dichiarato Witt, un immunologo di sviluppo. "In passato, ci piacerebbe prendere organi fuori, Smush loro e fanno praticamente biochimica in provetta, o guardare il loro comportamento in un unico strato di cellule. Si tratta di una rivoluzione di imaging in grado di andare nell'ambiente nativa, mantenendo la organo intatto vivo e fare film di migrazione delle cellule ".
Con i due fotoni di imaging, Witt e Robey identificato le cellule del timo hanno soprannominato beeliners movimento quasi due centimetri - quasi un centimetro - per ora, che è veloce nel regno del movimento cellulare. Pensano che queste sono cellule che hanno ricevuto un segnale che li vincola ad essere una delle cellule T helper - che altri aiuti cellule del sistema immunitario per combattere le infezioni - o una cellula T killer che cerca e distrugge le cellule infettate con il virus.
D'altra parte, non impegnati o cellule T immature, quello che chiamano meanderers, passeggiare lentamente e apparentemente in modo casuale intorno allo strato esterno, o corteccia, del timo, forse in cerca di quella vita che alterano il segnale.
Robey spera di utilizzare due fotoni di imaging per studiare i segnali responsabili per cambiare queste meanderers in beeliners propositivo che immediatamente lasciare la corteccia per il midollo interno del timo.
"Siamo ora al punto di questa tecnologia che possiamo cominciare a guardare il movimento delle molecole segnale all'interno delle cellule," ha detto.
Robey, con un altro collega, Philippe Bousso, l'anno scorso ha pubblicato una recensione della rivista Immunity descrivendo i contributi di due foto di imaging ha reso al campo. Robey Witt e pubblicare il proprio studio nel numero 3 di maggio della Public Library of Science-Biology.
A due fotoni imaging è una variante della tecnica standard di etichettatura cellule con colorante fluorescente e poi colpire con un laser che dona luce al colorante e la luce cellule in su. Una certa energia o il colore della luce laser è necessaria per rendere il colorante, in questo caso la proteina verde fluorescente, luce. Ma ad alta frequenza, di breve lunghezza d'onda della luce visibile, come il verde, non penetra più profondamente il tessuto più a lungo, lunghezze d'onda più rosse.
L'idea dietro a due fotoni di imaging è che se si colpisce una molecola colorante in un breve periodo di tempo con due fotoni di luce, ogni fotone metà dell'energia necessaria per eccitarlo, il colorante può assorbire loro insieme e poi fluorescenza. I meno sportivi, lungo lunghezza d'onda fotoni andrà più in profondità nel tessuto, causano meno danni e meno dispersione, Robey detto, fette essenzialmente illuminante attraverso il tessuto che possono essere impilati e si proietta per produrre una immagine 3-D delle cellule in tempo reale del tempo. Il sistema che usano impiega un laser a infrarossi che emette brevi impulsi intenso di 920 nanometri di lunghezza d'onda della luce.
Nel timo, è possibile visualizzare le cellule 400 micron all'interno della corteccia, che è di circa 4 / 10 di millimetro o più di un centesimo di un profondo pollice. In questo studio, Witt limitato la sua visione di circa 200 micron, anche se lei dice che in alcuni tessuti meno denso il timo, la luce può penetrare quasi un millimetro - abbastanza profonda per sondare l'attività delle cellule nella maggior parte dei tessuti.