Os pesquisadores do MIT desenvolvem o método novo para a imagem lactente do multiscale do tecido de cérebro

Os pesquisadores do MIT desenvolveram uma técnica nova para o tecido de cérebro da imagem lactente em escalas múltiplas, permitindo que espreitem em moléculas dentro das pilhas ou tomem uma ideia mais larga das conexões de longo alcance entre os neurônios.

Esta técnica, conhecida como a análise ampliada do proteome (MAPA), deve ajudar cientistas em seus esforços em curso para fazer um mapa da conectividade e as funções dos neurônios no cérebro humano, dizem Kwanghun Chung, Professor Adjunto de Samuel A. Goldblith no Departamento da Engenharia Química, e em um membro do Instituto do MIT para a Engenharia Médica e a Ciência (IMES) e do Instituto de Picower para a Aprendizagem e a Memória.

“Nós usamos um processo químico para fazer o cérebro inteiro tamanho-ajustável, ao preservar mais ou menos tudo. Nós preservamos o proteome (a coleção das proteínas encontradas em uma amostra biológica), nós preservamos detalhes nanoscopic, e nós igualmente preservamos a conectividade cérebro-larga,” diz Chung, autor superior de um papel que descreve o método na introdução do 25 de julho da Biotecnologia da Natureza.

Os pesquisadores igualmente mostraram que a técnica é aplicável a outros órgãos tais como o coração, os pulmões, o fígado, e os rins.

Os autores principais do papel são postdoc Taeyun Ku, aluno diplomado Justin Swaney, e Parque de Jeong-Yoon do erudito de visita.

Imagem lactente de Multiscale

As construções novas da técnica do MAPA em um método da transformação do tecido conhecido como a CLARIDADE, que Chung desenvolveu como um postdoc na Universidade de Stanford. A CLARIDADE preserva pilhas e moléculas no tecido de cérebro e fá-los transparentes assim que as moléculas dentro da pilha podem ser imaged em 3-D. No estudo novo, Chung procurou uma maneira à imagem o cérebro em escalas múltiplas, dentro da mesma amostra de tecido.

“Não há nenhuma tecnologia eficaz que permite que você obtenha este detalhe multinível, da conectividade da região do cérebro toda a maneira para baixo aos detalhes subcelulares, mais a informação molecular,” diz.

Para conseguir isso, os pesquisadores desenvolveram um método para expandir reversìvel amostras de tecido em uma maneira que preservasse quase todas as proteínas dentro das pilhas. Aquelas proteínas podem então ser etiquetadas com moléculas fluorescentes e imaged.

A técnica confia em inundar o tecido de cérebro com os polímeros do acrilamido, que podem formar um gel denso. Neste caso, o gel é 10 vezes mais denso do que esse usado para a técnica da CLARIDADE, que dá à amostra muito mais estabilidade. Esta estabilidade permite que os pesquisadores desnaturem e separem as proteínas dentro das pilhas sem destruir a integridade estrutural da amostra de tecido.

Antes de desnaturar as proteínas, os pesquisadores anexam-nas ao gel usando o formaldeído, como Chung fez no método da CLARIDADE. Uma Vez Que as proteínas são anexadas e desnaturadas, o gel expande a amostra de tecido a quatro ou cinco vezes seu tamanho original.

“É reversível e você pode fazê-lo muitas vezes,” Chung diz. “Você pode então usar marcadores moleculars disponíveis imediatamente como anticorpos para etiquetar e visualizar a distribuição do todo o estes biomoléculas preservadas.”

Há umas centenas de milhares de anticorpos disponíveis no comércio que podem ser usados para etiquetar fluorescente proteínas específicas. Neste estudo, nas estruturas neuronal imaged dos pesquisadores tais como axónio e sinapses etiquetando proteínas encontradas naquelas estruturas, e nelas igualmente etiquetou as proteínas que permitem que distingam os neurônios das pilhas glial.

“Nós podemos usar estes anticorpos para visualizar todas as estruturas de alvo ou moléculas,” Chung diz. “Nós podemos visualizar tipos diferentes do neurônio e suas projecções para ver sua conectividade. Nós podemos igualmente visualizar moléculas da sinalização ou proteínas funcional importantes.”

De alta resolução

Uma Vez Que o tecido é expandido, os pesquisadores podem usar alguns de diversos microscópios comuns para obter imagens com uma definição tão alta quanto 60 nanômetros -- muito melhor do que o limite usual de 200 a 250 nanômetros de fotomicroscópios, que são forçados pelo comprimento de onda da luz visível. Os pesquisadores igualmente demonstraram que esta aproximação trabalha com as amostras de tecido relativamente grandes, até 2 milímetros grosso.

“Isto é, tanto quanto Eu sei, a primeira demonstração da imagem lactente proteomic da super-definição de amostras da milímetro-escala,” Chung diz.

Actualmente, os esforços para traçar as conexões do cérebro humano confiam na microscopia de elétron, mas Chung e os colegas demonstraram que a técnica de imagem lactente mais de alta resolução do MAPA pode seguir aquelas conexões mais exactamente.

O laboratório de Chung está trabalhando agora em acelerar a imagem lactente e no processamento de imagem, que é desafiante porque há tanto uns dados gerados da imagem lactente as amostras de tecido expandidas.

“É já mais fácil do que outras técnicas porque o processo é realmente simples e você pode usar marcadores moleculars disponíveis imediatamente, mas nós estamos tentando fazê-lo mesmo mais simples,” Chung diz.

Source: Massachusetts Institute of Technology