В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, ученые из Центра исследований динамики биосистем (Center for Biosystems Dynamics Research) в Японии создали 3-D метод окрашивания тканей.
Актуальность проблемы
Для того, чтобы очистка тканей была значимой, ученые должны иметь возможность окрашивать и маркировать конкретные ткани и типы клеток, которые затем могут быть изучены. Для этого требуется система, которая работает с широким спектром окрашивающих агентов и антител. Было предпринято несколько видов трехмерных методов окрашивания и маркировки, ни один из них не был достаточно универсальным.
Материалы и методы обследования
В новом исследовании подробно описывается, как новый метод может быть использован для окрашивания тканей и маркировки клеток в мозге мыши, человеческом мозге и в организме мартышек. Эта методика позволит проводить детальный анатомический анализ и сравнение целых органов между видами на клеточном уровне. Ученые провели детальные физические и химические анализы.
Результаты научной работы
Очистка тканей позволяет осуществлять трехмерное наблюдение органов с помощью оптического микроскопа. В 2014 году исследовательская группа под руководством Эцуо Сусаки (Etsuo Susaki)и Хироки Уэда (Hiroki Ueda) из Центра исследований динамики биосистем (Center for Biosystems Dynamics Research) в Японии разработала трехмерную технологию очистки ткани под названием CUBIC, которая может отображать весь орган на одноклеточном уровне, делая ткань прозрачной.
Ученые обнаружили, что биологические ткани можно определить как тип электролитного геля. Основываясь на свойствах ткани, ученые разработали систему скрининга для изучения ряда условий, используя искусственные гели, способные имитировать биологические ткани. Проанализировав окрашивание и маркировку антителами искусственных гелей с помощью CUBIC, ученые смогли установить тонко настроенный, универсальный 3-D-окрашивающий/визуализирующий метод, который они назвали CUBIC-HistoVIsion. Используя эту оптимизированную систему с высокоскоростным трехмерным микроскопическим изображением, ученым удалось визуализировать весь мозг мыши, половину мозга мартышки и квадратный сантиметр ткани человеческого мозга. Трехмерное изображение всего тела новорожденной мартышки также оказалось успешным. Система хорошо работала с примерно 30 различными антителами и окрашивающими агентами, что делает ее полезной для ученых во многих различных областях, от изучения мозга до изучения функции почек.
Система может быть использована для многих целей, одной из которых является сравнение анатомических особенностей целых органов у разных видов. CUBIC-HistoVIsion показал, что общие закономерности распределения кровеносных сосудов в мозге мышей и мартышек очень похожи и, таким образом, вероятно, эволюционно сохраняются. В то же время ученые обнаружили, что распределение глиоцитов в мозжечке головного мозга различается у людей, мышей и мартышек. Авторы предполагают, что эти различия в глии могут привести к хорошо известным структурным различиям в мозжечке у разных видов.
«Метод 3-D окрашивания, разработанный в нашем исследовании, превосходит эффективность типичных методов окрашивания, опубликованных до сих пор, и является лучшим методом в мире в настоящее время», — объясняет автор исследования Эцуо Сусаки (Etsuo Susaki). «Это также обеспечивает сдвиг парадигмы при разработке методов в области химии тканей, таких как построение протоколов окрашивания на основе свойств тканей. Эти результаты, как ожидается, будут способствовать пониманию биологических систем на уровне органов и организмов, а также повышению диагностической точности и объективности трехмерного клинического обследования патологии».
Авторы другого исследования заявили, что электромеханическая визуализация волн помогает в диагностике аритмий.
