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I ricercatori del MIT mettono a punto il metodo novello per la rappresentazione del multiscale del tessuto cerebrale

I ricercatori del MIT hanno sviluppato una nuova tecnica per il tessuto cerebrale della rappresentazione ai disgaggi multipli, permettendoli di scrutare alle molecole all'interno delle celle o di considerare più ampio delle connessioni a lungo raggio fra i neuroni.

Questa tecnica, conosciuta come l'analisi ingrandetta di proteome (MAPPA), dovrebbe aiutare gli scienziati nei loro sforzi in corso per tracciare una carta della connettività e le funzioni dei neuroni nel cervello umano, dice Kwanghun Chung, l'Assistente Universitario di Samuel A. Goldblith nel Dipartimento dell'Ingegneria Chimica ed in un membro dell'Istituto del MIT per Assistenza Tecnica Medica e Scienza (IMES) e dell'Istituto di Picower per l'Apprendimento e la Memoria.

“Usiamo un trattamento chimico per rendere l'intero cervello dimensione-regolabile, mentre conserviamo praticamente tutto. Conserviamo il proteome (la raccolta delle proteine trovate in un campione biologico), noi conserviamo i dettagli nanoscopic ed egualmente conserviamo la connettività cervello di ampiezza,„ dice Chung, l'autore senior di un documento che descrive il metodo nell'emissione del 25 luglio di Biotecnologia della Natura.

I ricercatori egualmente hanno indicato che la tecnica è applicabile ad altri organi quali il cuore, i polmoni, il fegato ed i reni.

Gli autori principali del documento sono postdoc Taeyun Ku, dottorando Justin Swaney e Sosta di Jeong-Yoon dello studioso visualizzante.

Rappresentazione di Multiscale

Le nuove configurazioni di tecnica della MAPPA su un metodo di trasformazione del tessuto conosciuto come CHIAREZZA, che Chung ha sviluppato come postdoc alla Stanford University. La CHIAREZZA conserva le celle e le molecole in tessuto cerebrale e le rende trasparenti in modo dalle molecole dentro la cella possono essere imaged in 3-D. Nel nuovo studio, Chung ha cercato un modo all'immagine il cervello ai disgaggi multipli, all'interno dello stesso campione di tessuto.

“Non c'è l'efficace tecnologia che permette che otteniate questo dettaglio multilivelli, dalla connettività di regione del cervello tutto il modo giù ai dettagli sottocellulari, più informazioni molecolari,„ dice.

Per raggiungere quello, i ricercatori hanno messo a punto un metodo per espandere reversibilmente i campioni di tessuto in un modo che conserva quasi tutte proteine all'interno delle celle. Quelle proteine possono poi essere contrassegnate con le molecole fluorescenti ed imaged.

La tecnica conta sull'inondazione del tessuto cerebrale dai polimeri dell'acrilamide, che possono formare un gel denso. In questo caso, il gel è 10 volte più denso di quello usato per la tecnica di CHIAREZZA, che dà al campione la molto più stabilità. Questa stabilità permette che i ricercatori denaturino e dissocino le proteine dentro le celle senza distruggere l'integrità strutturale del campione di tessuto.

Prima di denaturare le proteine, i ricercatori le fissano al gel facendo uso di formaldeide, come Chung ha fatto nel metodo di CHIAREZZA. Una Volta Che le proteine sono fissate e denaturate, il gel espande il campione di tessuto a quattro o cinque volte la sua dimensione originale.

“È reversibile e potete farlo molte volte,„ Chung dice. “Potete poi usare gli indicatori molecolari disponibili immediatamente come gli anticorpi per contrassegnare e prevedere la distribuzione del tutto questi biomolecole conservate.„

Ci sono centinaia di migliaia di anticorpi disponibili nel commercio che possono essere usati fluorescente per etichettare le proteine specifiche. In questo studio, nelle strutture di un neurone imaged dei ricercatori quali gli assoni e le sinapsi contrassegnando le proteine trovate in quelle strutture ed in loro egualmente ha contrassegnato le proteine che li permettono di distinguere i neuroni dalle celle glial.

“Possiamo usare questi anticorpi per prevedere tutte le strutture obiettivo o molecole,„ Chung dice. “Possiamo prevedere i tipi differenti del neurone e le loro proiezioni per vedere la loro connettività. Possiamo anche visualizzare le molecole di segnalazione o le proteine dal punto di vista funzionale importanti.„

Di alta risoluzione

Una Volta Che il tessuto è espanto, i ricercatori possono utilizzare c'è ne di parecchi microscopi comuni per ottenere le immagini con una risoluzione alta quanto 60 nanometri -- molto meglio del limite del nanometro usuale 200 - 250 dei microscopi ottici, che sono costretti dalla lunghezza d'onda di indicatore luminoso visibile. I ricercatori egualmente hanno dimostrato che questo approccio funziona con i campioni di tessuto relativamente grandi, spesso fino a 2 millimetri.

“Questo è, per quanto so, la prima dimostrazione della rappresentazione proteomic di super-risoluzione dei campioni del millimetro-disgaggio,„ Chung dice.

Corrente, gli sforzi per mappare le connessioni del cervello umano contano su microscopia elettronica, ma Chung ed i colleghi hanno dimostrato che la tecnica di rappresentazione più di alta risoluzione della MAPPA può rintracciare esattamente quelle connessioni.

Il laboratorio di Chung ora sta lavorando ad accelerare la rappresentazione ed il trattamento di immagine, che è provocatorio perché ci sono così tanto dati generati dalla rappresentazione i campioni di tessuto in espansione.

“È già più facile di altre tecniche perché il trattamento è realmente semplice e potete usare gli indicatori molecolari disponibili immediatamente, ma stiamo provando a renderlo ancora più semplice,„ Chung dice.

Sorgente: Massachusetts Institute of Technology