«Невидимые мыши» – первый шаг к визуализации всего организма
В сотрудничестве с коллегами из нескольких японских исследовательских институтов ученые RIKEN продемонстрировали легкий и быстрый способ визуализации целых органов для их изучения на системном уровне.
Одной из самых сложных задач системной биологии является понимание того, как тот или иной феномен, проявляющийся на клеточном уровне, коррелирует с активностью организма (на организменном уровне). Японские исследователи, работающие под руководством доктора Хироки Уеда (Hiroki Ueda), предлагают воспользоваться для решения этой задачи разработанным ими принципиально новым методом визуализации целых органов, получившим название CUBIC (от англ. Clear, Unobstructed Brain Imaging Cocktails and Computational Analysis – коктейли и вычислительный анализ для четкой беспрепятственной визуализации мозга). Изначально этот подход, впервые представленный общественности в апреле 2014 года, предназначался для визуализации целого мозга для трехмерного анализа профилей экспрессии генов и нервных цепей.
Ключевой особенностью нового метода является его способность избегать так называемой проблемы «хромофоров». Хромофоры – это молекулярные субъединицы, которые поглощают свет, препятствуя получению четких изображений. Один из хромофоров – гем – входит в состав гемоглобина и содержится практически во всех тканях организма.
Исследователи установили, что аминоспирты, содержащиеся в разработанном ими экспериментальном реагенте, позволяют отделять гем от гемоглобина, что значительно повышает четкость изображения, получаемого при микроскопировании фиксированных образцов.
Изображения головного мозга, сердца, легких, почек и печени
новорожденных и взрослых мышей, полученные с помощью технологии CUBIC.
Помимо этого CUBIC обладает еще двумя важными преимуществами перед другими видами визуализации. Во-первых, он совместим с большинством существующих флуоресцентных зондов, что позволяет использовать зонды с большими длинами волн и снижает вероятность рассеяния сигнала при визуализации целого органа, одновременно обеспечивая возможность получения многоцветного изображения. Во-вторых, он имеет высокую производительность и может применяться в различных масштабах.
В новом исследовании авторы успешно использовали CUBIC в комбинации с флуоресцентной микроскопией для получения четких трехмерных изображений головного мозга, сердца, легких, почек и печени новорожденных и взрослых мышей. Более того, им удалось увидеть структурные отличия ткани поджелудочной железы здоровых мышей и мышиной модели сахарного диабета.
Разработчики считают, что новый метод может использоваться для трехмерного анатомического изучения целых организмов, например, для изучения развития эмбрионов или прогрессии онкологических и аутоиммунных заболеваний на клеточном уровне, что позволит лучше разобраться в механизмах развития этих болезней и, возможно, разработать новые подходы к их лечению.
В то же время авторы отмечают, что CUBIC нельзя использовать для изучения живых организмов, так как эта методика подразумевает фиксирование образцов с помощью специальных реагентов.
Статья Etsuo A. Susaki et al. Whole-brain imaging with single-cell resolution using chemical cocktails and computational analysis опубликована в журнале Cell.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Medical News Today: 'Invisible mice' may allow whole-organism imaging и RIKEN: Rapid whole-brain imaging with single cell resolution.
10.11.2014