Wewnątrz mózgów muszek owocowych

Za pomocą optycznej tomografii projekcyjnej (OPT) naukowcy stworzyli trójwymiarowe obrazy mózgów muszek owocowych w różnych stadiach zwyrodnienia. Obrazy te mogą pewnego dnia pogłębić naszą wiedzę na temat różnych chorób neurodegeneracyjnych u ludzi.

Główka szpilki: Trójwymiarowy obraz muszki owocowej wygenerowany za pomocą optycznej tomografii projekcyjnej. Stosując tę ​​technologię, naukowcy nie muszą już ręcznie przecinać muszek, aby obserwować, jak zmiany genetyczne wpływają na utratę komórek mózgowych. Kolor czerwony reprezentuje przezroczysty egzoszkielet muchy, zielony reprezentuje narządy anatomiczne, a niebieski reprezentuje genetycznie zmienione miejsca aktywacji.

Mamy nadzieję, że w przyszłości odpowiemy na pytania dotyczące genów i białek, które działają w chorobach takich jak choroba Alzheimera i Parkinsona, mówi Leeanne McGurk, doktorantka z Rada Badań Medycznych Human Genetics Unit w Edinburgu w Szkocji, który pracował nad projektem obrazowania muszek owocowych.

Muchy owocowe lub muszki owocowe są często wykorzystywane do badania progresji choroby, ponieważ ich miesięczny okres życia oznacza, że ​​choroby postępują szybko i ponieważ muszki mają wiele takich samych genów jak ludzie. Co więcej, związane z wiekiem defekty w mózgach muchy powodują powstawanie maleńkich dziur lub neurowakuoli w procesie podobnym do tego, który zamienia zdrowe ludzkie mózgi w splątane mózgi osób cierpiących na chorobę Alzheimera. Ale sekcja mózgów muchy, które mają tylko około jednego milimetra średnicy, była pracochłonnym procesem, który często uszkadzał okaz.

Dlatego zespół zdecydował się użyć OPT do stworzenia obrazów nienaruszonych mózgów much. Technika ta została pierwotnie zaprojektowana do tworzenia obrazów maleńkich mysich embrionów i od tego czasu jest wykorzystywana do badania tkanek dorosłych myszy i niektórych ludzkich embrionów.

W tym eksperymencie naukowcy musieli najpierw wybielić owada, ponieważ ma ciemny egzoszkielet, który uniemożliwia badanie go pod normalnym mikroskopem. Następnie osadzili małą muchę w żelu i powoli obracali ją o 360 stopni, podczas gdy aparat wykonał 400 zdjęć.

Te zdjęcia zostały przekształcone w obrazy 3D przy użyciu oprogramowanie opracowany również pod patronatem Medical Research Council, brytyjskiej wersji National Institutes of Health. Obrazy wyraźnie pokazały neurowakuole obecne w mózgach muszek owocowych: muchy w różnym wieku io różnym składzie genetycznym wydawały się mieć różne etapy degeneracji mózgu.

Zdaniem naukowców stworzenie obrazów mózgu, które stworzyli, byłoby niemożliwe przy zastosowaniu tradycyjnej technologii. OPT działa jak rentgenowski skaner CT, wykorzystując jedynie światło zamiast promieni rentgenowskich, mówi James Sharpe, jeden z autorów badania i profesor badań w Centrum Biologii Systemów ds. Regulacji Genomicznej w Barcelonie, Hiszpania. Stoi to w przeciwieństwie do tradycyjnych technik, takich jak mikroskopia konfokalna, która skanuje jeden skrawek próbki na raz.

W mikroskopii konfokalnej próbujesz bardzo ostro skupić się na jednej płaszczyźnie, starając się zminimalizować szum informacyjny dochodzący z góry lub z dołu, mówi Sharpe. Jednak, jak mówi, obrazowanie OPT pobiera informacje wizualne z możliwie dużej głębokości, a następnie wykorzystuje obrót, aby dowiedzieć się, gdzie leżą różne części obrazu. Daje to znacznie bardziej szczegółowy obraz okazu. ten badanie mózgów muszek owocowych opublikowano niedawno w czasopiśmie Publiczna Biblioteka Naukowa ONE .

OPT również wypełnia lukę w obrazowaniu: tradycyjnie próbki od 1 do 10 milimetrów były zbyt duże, aby można je było obrazować za pomocą mikroskopu konfokalnego i zbyt małe, aby umieścić je w skanerze MRI. OPT jest również mniej kosztowny i czasami może oferować obrazy o wyższej rozdzielczości niż skaner MRI.

Chociaż możesz umieścić człowieka w skanerze MRI, po prostu nie masz takiej opcji z czymś znacznie mniejszym, mówi McGurk.

Istnieją oczywiście ograniczenia w korzystaniu z OPT, ponieważ rozdzielczość zależy od przezroczystości próbki. Niektórzy eksperci od obrazowania mózgu twierdzą, że chociaż ta technologia może pomóc naukowcom zrozumieć mechanizmy neurodegeneracji, w najbliższym czasie nie zostanie zastosowana w mózgach dorosłych ludzi.

Ma to bardzo niewielkie zastosowanie kliniczne, ponieważ światło musiałoby przechodzić przez głowę, mówi Michael Weiner, który pracuje w obrazowaniu MRI choroby Alzheimera i innych chorób w Centrum medyczne Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco . Myślę, że jest to technika, którą należy dalej rozwijać [zanim będzie można ją wykorzystać] do zastosowań u ludzi.

Sharpe mówi, że zespół już pracuje nad sposobami poprawy rozdzielczości i kontrastu.

ukryć