Los investigadores del MIT desarrollan el método nuevo para la proyección de imagen del multiscale del tejido cerebral

Los investigadores del MIT han desarrollado una nueva técnica para el tejido cerebral de la proyección de imagen en las escalas múltiples, permitiendo que miren en las moléculas dentro de las células o que tomen una vista más amplia de las conexiones de largo alcance entre las neuronas.

Esta técnica, conocida como análisis magnificado del proteome (CORRESPONDENCIA), debe ayudar a científicos en sus esfuerzos en curso de trazar la conectividad y las funciones de neuronas en el cerebro humano, dicen a Kwanghun Chungkin, el Profesor Adjunto de Samuel A. Goldblith en el Departamento de la Ingeniería Química, y una pieza del Instituto del MIT para la Ingeniería Médica y la Ciencia (IMES) y del Instituto de Picower para Aprender y la Memoria.

“Utilizamos un proceso químico para hacer el cerebro entero talla-ajustable, mientras que preservan más o menos todo. Preservamos el proteome (la colección de proteínas encontradas en una muestra biológica), nosotros preservamos a los detalles nanoscopic, y también preservamos conectividad cerebro-ancha,” dice a Chungkin, el autor mayor de un papel que describe el método en la aplicación del 25 de julio la Biotecnología de la Naturaleza.

Los investigadores también mostraron que la técnica es aplicable a otros órganos tales como el corazón, los pulmones, el hígado, y los riñones.

Los autores importantes del papel son postdoc Taeyun Ku, estudiante de tercer ciclo Justin Swaney, y Parque de Jeong-Yoon del profesor visitante.

Proyección de imagen de Multiscale

Los nuevos emplear de la técnica de la CORRESPONDENCIA un método de la transformación del tejido conocido como CLARIDAD, que Chungkin desarrolló como postdoc en la Universidad de Stanford. La CLARIDAD preserva las células y las moléculas en tejido cerebral y las hace transparentes así que las moléculas dentro de la célula pueden ser reflejadas en tridimensional. En el nuevo estudio, Chungkin buscó una manera a la imagen el cerebro en las escalas múltiples, dentro de la misma muestra de tejido.

“No hay tecnología efectiva que permite que usted obtenga a este detalle de niveles múltiples, de la conectividad de la región del cerebro hasta el final hacia abajo a los detalles subcelulares, más la información molecular,” él dice.

Para lograr eso, los investigadores desarrollaron un método para desplegar reversible muestras de tejido de una manera que preserva casi todas las proteínas dentro de las células. Esas proteínas se pueden entonces etiqueta con las moléculas fluorescentes y reflejado.

La técnica confía en la inundación del tejido cerebral con los polímeros de la acrilamida, que pueden formar un gel denso. En este caso, el gel es 10 veces más denso que el que está usado para la técnica de la CLARIDAD, que da a muestra mucho más estabilidad. Esta estabilidad permite que los investigadores desnaturalicen y disocien las proteínas dentro de las células sin la destrucción de la integridad estructural de la muestra de tejido.

Antes de desnaturalizar las proteínas, los investigadores las asocian al gel usando el formaldehido, como Chungkin hizo en el método de la CLARIDAD. Una Vez Que se asocian y se desnaturalizan las proteínas, el gel despliega la muestra de tejido a cuatro o cinco veces su talla original.

“Es reversible y usted puede hacerlo muchas veces,” Chungkin dice. “Usted puede entonces utilizar etiquetas de plástico moleculares disponibles como los anticuerpos para etiqueta y para visualizar la distribución de todo el éstos las biomoléculas preservadas.”

Hay cientos de miles de anticuerpos disponibles en el comercio que se pueden utilizar fluorescente para marcar las proteínas con etiqueta específicas. En este estudio, las estructuras neuronales reflejadas de los investigadores tales como axones y sinapsis etiqueta las proteínas encontradas en esas estructuras, y ellas también etiqueta las proteínas que permiten que distingan las neuronas de las células glial.

“Podemos utilizar estos anticuerpos para visualizar cualquier estructura de meta o las moléculas,” Chungkin dice. “Podemos visualizar diversos tipos de la neurona y sus proyecciones para ver su conectividad. Podemos también visualizar las moléculas de la transmisión de señales o las proteínas funcionalmente importantes.”

De alta resolución

Una Vez Que se despliega el tejido, los investigadores pueden utilizar ningunos de varios microscopios comunes para obtener imágenes con una resolución de hasta 60 nanómetros -- mucho mejor que el límite usual de 200 a 250 nanómetros de microscopios pálidos, que son obligados por la longitud de onda de la luz visible. Los investigadores también demostraron que esta aproximación trabaja con las muestras de tejido relativamente grandes, hasta 2 milímetros de grueso.

“Esto es, por lo que sé, la primera demostración de la proyección de imagen proteomic de la estupendo-resolución de las muestras de la milímetro-escala,” Chungkin dice.

Actualmente, los esfuerzos de correlacionar las conexiones del cerebro humano confían en microscopia electrónica, pero Chungkin y los colegas demostraron que la técnica de proyección de imagen más de alta resolución de la CORRESPONDENCIA puede rastrear esas conexiones más exactamente.

El laboratorio de Chungkin ahora está trabajando en la aceleración de la proyección de imagen y el tratamiento de la imagen, que es desafiador porque hay tanto datos generados de proyección de imagen las muestras de tejido desplegadas.

“Es ya más fácil que otras técnicas porque el proceso es realmente simple y usted puede utilizar etiquetas de plástico moleculares disponibles, pero estamos intentando hacerlo incluso más simple,” Chungkin dice.

Fuente: Massachusetts Institute of Technology