Les chercheurs de MIT développent la méthode nouvelle pour la représentation de multiscale du tissu cérébral

Les chercheurs de MIT ont développé une technique neuve pour le tissu cérébral de représentation aux échelles multiples, leur permettant de scruter aux molécules dans des cellules ou d'adopter une position plus large des connexions à longue portée entre les neurones.

Cette technique, connue sous le nom d'analyse magnifiée de protéome (PLAN), devrait aider des scientifiques dans leurs efforts actuels pour dresser une carte la connectivité et les fonctionnements des neurones dans l'esprit humain, indique Kwanghun Chung, le Professeur Adjoint de Samuel A. Goldblith dans le Service du Génie Chimique, et un membre de l'Institut du MIT pour la Technologie Médicale et la Science (IMES) et de l'Institut de Picower pour l'Apprentissage et la Mémoire.

« Nous employons un procédé chimique pour rendre le cerveau entier taille-réglable, tout en préservant à peu près tout. Nous préservons le protéome (le ramassage de protéines trouvées dans un échantillon biologique), nous préservons les petits groupes nanoscopic, et nous préservons également la connectivité cerveau cerveau, » dit Chung, l'auteur supérieur d'un article décrivant la méthode dans la question du 25 juillet de la Biotechnologie de Nature.

Les chercheurs ont également prouvé que la technique s'applique à d'autres organes tels que le coeur, les poumons, le foie, et les reins.

Les auteurs importants du papier sont postdoc Taeyun Ku, étudiant de troisième cycle Justin Swaney, et Parc de Jeong-Yoon de chercheur de visite.

Représentation de Multiscale

Les constructions neuves de technique de PLAN sur une méthode de transformation de tissu connue sous le nom de CLARTÉ, que Chung a développée comme postdoc à l'Université de Stanford. La CLARTÉ préserve des cellules et des molécules en tissu cérébral et les rend transparentes ainsi les molécules à l'intérieur de la cellule peuvent être imagées dans à trois dimensions. Dans l'étude neuve, Chung a recherché une voie à l'image le cerveau aux échelles multiples, dans le même prélèvement de tissu.

« Il n'y a aucune technologie pertinente qui te permet d'obtenir ce petit groupe multiniveaux, de la connectivité de région du cerveau complètement vers le bas aux petits groupes sous-cellulaires, plus l'information moléculaire, » il dit.

Pour réaliser cela, les chercheurs ont développé une méthode pour augmenter réversiblement des prélèvements de tissu d'une manière dont préserve presque toutes les protéines dans les cellules. Ces protéines peuvent alors être étiquetées avec les molécules fluorescentes et imagé.

La technique se fonde sur noyer le tissu cérébral avec des polymères d'acrylamide, qui peuvent former un gel dense. Dans ce cas, le gel est 10 fois plus dense que celui utilisé pour la technique de CLARTÉ, qui donne à l'échantillon beaucoup plus de stabilité. Cette stabilité permet aux chercheurs de dénaturer et dissocier les protéines à l'intérieur des cellules sans détruire l'intégrité structurelle du prélèvement de tissu.

Avant De dénaturer les protéines, les chercheurs les fixent au gel utilisant le formaldéhyde, comme Chung a fait dans la méthode de CLARTÉ. Une Fois Que les protéines sont jointes et dénaturées, le gel augmente le prélèvement de tissu à quatre ou cinq fois sa taille initiale.

« Il est réversible et vous pouvez le faire beaucoup de fois, » Chung dit. « Vous pouvez alors utiliser les marqueurs moléculaires disponibles sur le marché comme des anticorps pour étiqueter et concevoir la distribution du tout ceux-ci les biomolécules préservés. »

Il y a des centaines de milliers d'anticorps disponibles dans le commerce qui peuvent être employés pour étiqueter fluorescent les protéines particulières. Dans cette étude, les structures neuronales imagées de chercheurs telles que des axones et des synapses en étiquetant des protéines trouvées en ces structures, et elles a également étiqueté les protéines qui leur permettent de discerner des neurones des cellules glial.

« Nous pouvons employer ces anticorps pour concevoir toutes les structures d'objectif ou des molécules, » Chung dit. « Nous pouvons concevoir différents types de neurone et leurs projections pour voir leur connectivité. Nous pouvons également concevoir des molécules de signalisation ou des protéines fonctionellement importantes. »

De haute résolution

Une Fois Que le tissu est augmenté, les chercheurs peuvent utiliser n'importe lequel de plusieurs microscopes communs pour obtenir des images avec une définition aussi élevée que 60 nanomètres -- bien mieux que la limite du nanomètre 200 à 250 habituel des photomicroscopes, qui sont contraints par la longueur d'onde de la lumière visible. Les chercheurs ont également expliqué que cet élan fonctionne avec les prélèvements de tissu relativement grands, jusqu'à 2 mm d'épaisseur.

« C'est, dans la mesure où Je sais, la première démonstration de la représentation proteomic de superbe-définition des échantillons de mm-échelle, » Chung dit.

Actuel, les efforts pour tracer les connexions de l'esprit humain se fondent sur la microscopie électronique, mais Chung et collègues ont expliqué que la technique d'imagerie plus de haute résolution de PLAN peut tracer ces connexions plus exactement.

Le laboratoire de Chung travaille maintenant à accélérer la représentation et l'à traitement d'images, qui est provocant parce qu'il y a tellement des données produites de la représentation les prélèvements de tissu augmentés.

« Il est déjà plus facile que d'autres techniques parce que le procédé est réellement simple et vous pouvez utiliser les marqueurs moléculaires disponibles sur le marché, mais nous essayons de le rendre encore plus simple, » Chung dit.

Source : Massachusetts Institute of Technology