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Gli scienziati di Johns Hopkins creano una mappa sbalorditiva 3D dei vasi sanguigni e delle cellule staminali in cranio del mouse

Gli scienziati della medicina di Johns Hopkins hanno usato i prodotti chimici d'ardore ed altre tecniche per creare una mappa 3D dei vasi sanguigni e delle celle autorinnovanti “del gambo„ che allineano e penetrano un cranio del mouse. La mappa fornisce le posizioni precise dei vasi sanguigni e delle cellule staminali che gli scienziati potrebbero finalmente utilizzare per riparare le ferite e generare il nuovi osso e tessuto nel cranio.

Dobbiamo vedere che cosa sta accadendo dentro il cranio, compreso le posizioni relative dei vasi sanguigni e delle celle e come la loro organizzazione cambia durante la lesione e col passare del tempo.„

Labirinto Grayson, Ph.D., professore di assistenza tecnica biomedica e Direttore del laboratorio per assistenza tecnica Craniofacial ed ortopedica del tessuto, scuola di medicina di Johns Hopkins University

Il suo laboratorio mette a fuoco sui biomateriali di sviluppo e sulle cellule staminali di trapianto nel cranio per ricreare il tessuto mancante dell'osso.

Altri scienziati hanno fornito le mappe di piccole parti di vasi sanguigni e di cellule staminali nel cranio del mouse. “Tuttavia, una più grande maschera del cranio ci fa migliore capire di intero sistema vascolare e la distribuzione della cellula staminale differente digita,„ dice Alexandra Rindone, dottorando alla Johns Hopkins University e la scuola di medicina ed il primo autore del documento.

La nuova mappa, pubblicata il 28 ottobre nelle comunicazioni della natura, è una visualizzazione 3D della cima di un cranio del mouse - il suo osso cranico, o calvaria - che si compone di quattro ha connesso le ossa del cranio.

Per creare la mappa, che comprende le centinaia di migliaia di celle, i ricercatori di Johns Hopkins hanno usato quattro tecniche chiave per segnare le imbarcazioni e le celle con esattezza.

In primo luogo, hanno usato l'immunofluorescenza per etichettare le molecole sulla superficie di vari vasi sanguigni e cellule staminali con un fluorescente, o l'ardore, prodotto chimico.

Poi, gli scienziati usano un composto chimico che aiuta l'indicatore luminoso per penetrare il cranio senza spargere - un metodo chiamato schiarimento ottico del tessuto. “Fa il cranio comparire come vetro,„ dice Rindone.

Per catturare l'immagine 3D, gli scienziati hanno utilizzato un microscopio del lightsheet, un'unità che cattura le immagini dei profilati di grandi dimensioni del tessuto alla velocità di alta risoluzione e rapida, ma minimizza photobleaching. “Questo strumento ci aiuta ad evitare il deterioramento della tintura fluorescente quando i tessuti sono esposti a lungo alle sorgenti luminose,„ dice Rindone.

Per concludere, hanno usato il software per identificare e segmentare le strutture cellulari del 3D del cranio e per ricreare le coordinate spaziali ed i volumi delle strutture. “Questo ci mostra la prevalenza del gambo e celle di osso ed il loro orientamento nel cranio,„ dice Rindone.

La mappa ha rivelato i posti adatti precedentemente sconosciuti nel cranio in cui le cellule staminali risiedono, specialmente vicino alle strutture chiamate i canali transcortical, che sono piccoli canali che penetrano l'osso del cranio e connettono i rivestimenti esterni del cranio alle intercapedini nel centro che contengono il midollo osseo.

Gli scienziati di Johns Hopkins stanno lavorando per adattare il metodo della cartografia 3D all'immagine il cranio umano, che è provocatorio a causa del cranio umano grande e come l'indicatore luminoso attraversa. Tuttavia, il metodo ha potuto essere usato per fare le mappe 3D dei tipi delle cellule all'interno dell'osso e di altri tessuti umani.https://www.hopkinsmedicine.org/">

Source:
Journal reference:

Rindone, A.N., et al. (2021) Quantitative 3D imaging of the cranial microvascular environment at single-cell resolution. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-021-26455-w.