آخرین مطالب

روش انبساط بافتی نسل بعدی تصویربرداری عصبی را بهبود می بخشد


روش انبساط بافتی نسل بعدی تصویربرداری عصبی را بهبود می بخشد

eMAP اجازه می دهد تا چندین پروتئین را در یک سیناپس برچسب گذاری کنید. در یک مطالعه جدید، محققان برچسب زدن به 6 مورد را نشان دادند. در اینجا ما سه مورد را می بینیم: باسون در آبی، پیکولو در رنگ سرخابی و PSD-95 در سبز. هر سه در پانل سمت راست ترکیب شده اند. اعتبار: موسسه Chung Lab/MIT Picower

شکوه فناوری‌های گسترش بافت این است که وقتی ساختارهایی مانند پروتئین‌هایی که اتصالات سلول‌های عصبی را ایجاد می‌کنند، برای میکروسکوپ کوچک هستند، شیمی هوشمندانه می‌تواند همه چیز را بزرگ‌تر و آسان‌تر کند. اما گاهی اوقات پیوندهای شیمیایی درگیر درست در جایی تشکیل می‌شوند که برچسب‌های آنتی‌بادی فلورسنت باید به پروتئین‌ها بچسبند تا آنها را قابل مشاهده کنند. اکنون تیمی از محققان MIT با نشان دادن پیشرفت‌های گسترده در تصویربرداری از ساختار اتصالات عصبی با میکروسکوپ‌های کانفوکال استاندارد، مشکل را حل کرده‌اند.

این ارتقا در “eMAP”، یک نسخه جدید و بهبود یافته از “تجزیه و تحلیل بزرگ‌نمایی پروتئوم” یا MAP، فناوری که در سال 2016 توسط آزمایشگاه دانشیار Kwanghun Chung معرفی شد، پیاده‌سازی شده است. “e” مخفف epitope-preserving است، به این معنی که مکان‌های اتصال برچسب‌های آنتی‌بادی فلورسنت به احتمال بسیار کمتری مسدود می‌شوند. در مقاله اخیر در پیشرفت علمچانگ و همکارانش نشان می‌دهند که با eMAP، بسیاری از پروتئین‌ها در اتصالات عصبی یا «سیناپس‌ها» اکنون می‌توانند تصویربرداری شوند در حالی که قبلاً نمی‌توانستند.

دانشمندان از جمله جوها پارک، نویسندگان اصلی گزارش می‌دهند: “eMAP معماری مولکولی در مقیاس ریز سیناپس‌ها را حفظ می‌کند و می‌تواند تجزیه و تحلیل با توان بالا مجموعه‌های ماکرومولکولی را با سازگاری استثنایی خود با کتابخانه بزرگ آنتی‌بادی‌های موجود در بازار تسهیل کند.” ساریم خان و دای هی یون. آنها با چانگ در آزمایشگاه‌های او کار می‌کنند که شامل مؤسسه یادگیری و حافظه Picower، مؤسسه مهندسی پزشکی و علوم، و بخش‌های مهندسی شیمی و مغز و علوم شناختی MIT (BCS) است.

افشای اپی توپ ها

فن‌آوری‌های انبساط بافت با تزریق یک مش آکریل آمید به بافت‌ها کار می‌کنند تا همه پروتئین‌ها را لنگر بیاندازند تا وقتی مش منبسط شد، همه آنها با آن منبسط شوند اما نسبت به یکدیگر در یک مکان باقی بمانند. این فناوری‌ها معمولاً این اتصال را با پیوندهای شیمیایی فرمالدئید تثبیت‌کننده انجام می‌دهند. پیشرفت کلیدی این تیم با eMAP، پیکربندی مجدد روش برای کنار گذاشتن آن پیوندهای شیمیایی به نفع بافتن مش به قدری ریز و با آکریل آمید بیشتر بود که پروتئین‌ها فقط از نظر فیزیکی با آن درگیر می‌شوند. این امر باعث شد اپی توپ های گرانبها روی پروتئین ها برای پیوند توسط برچسب های آنتی بادی فلورسنت بازتر شوند.

یون گفت: «یکی از اکتشافاتی که ما انجام دادیم این بود که اجزای هیدروژل در مرحله پرفیوژن، زمانی که فرمالدئید وجود داشت، نیازی به معرفی نداشتند، همانطور که در تحقق اولیه MAP بود، برای دستیابی به انبساط بافتی قوی.

پارک در ادامه توضیح داد: «با حذف فرمالدئید قبل از افزودن محلول MAP، می‌توانیم از اتصال متقاطع شیمیایی بین پروتئین‌ها و شبکه هیدروژل جلوگیری کنیم؛ ما می‌توانیم شرایط بهینه‌ای را پیدا کنیم که می‌تواند به طور دائمی مولکول‌های زیستی را لنگر بیاندازد و در عین حال به آنتی‌بادی‌ها اجازه می‌دهد تا در اعماق بافت منتشر شوند. “

در آزمایش آنها دریافتند که در بین پروتئین های سیناپسی، 49 مورد از 51 برچسب آنتی بادی اکنون می توانند به eMAP متصل شوند در حالی که تنها 35 برچسب می توانند با MAP.

روش انبساط بافتی نسل بعدی تصویربرداری عصبی را بهبود می بخشد

محققان با استفاده از eMAP اجزای پروتئین را در سمت پیش سیناپسی (باسون) و سمت پس سیناپسی (PSD-95) یک سیناپس تحریکی در موش برچسب گذاری کردند. اعتبار: موسسه Chung Lab/MIT Picower

دیدن سیناپس ها

برای کشف ارزش علم اعصاب داشتن این قابلیت‌های برچسب‌گذاری جدید در بافت منبسط شده، این تیم با دو آزمایشگاه BCS که سیناپس‌های مختلف پستانداران را مطالعه می‌کنند-آزمایش‌هایی از الی ندیوی، ویلیام آر. (1964) و لیندا آر. یانگ پروفسور علوم اعصاب، و گوپینگ فنگ، جیمز دبلیو (1963) و پروفسور پاتریشیا تی پویتراس.

این همکاری‌ها تصاویری پر جنب و جوش، بدون نیاز به تقویت، از پروتئین‌هایی که قبلاً حذف شده بودند، مانند Bassoon و Piccolo، یا آنهایی که به سختی قبلاً نشان داده شده بودند، مانند Homer1، تولید کردند. تصاویر به وضوح نشان می‌دهند که دقیقاً چگونه پروتئین‌ها در سیناپس‌ها چیده شده‌اند، که امکان اندازه‌گیری فاصله نسبی آنها از یکدیگر و همچنین فراوانی نسبی آنها را فراهم می‌کند.

eMAP همچنین امکان تصویربرداری چند مقیاسی از سیناپس‌ها را در امتداد شاخه‌های عصبی کامل یا دندریت‌ها فراهم می‌کند، به این معنی که برای محققان آسان بود که نه تنها داخل هر خانه سیناپس استعاری را ببینند، بلکه به کل همسایگی کل سلول نیز بزرگنمایی کنند. ندیوی گفت که این پیشرفت بزرگی برای محققان است، زیرا مطالعات در مورد چگونگی تغییر سیناپس ها در اعماق مغز حیوانات زنده از محدوده های با وضوح پایین تر استفاده می کنند که تصاویر آنها معمولاً باید با روش های با وضوح بالاتر تأیید شوند. به طور سنتی که با میکروسکوپ های الکترونی انجام می شد.

ندیوی، یکی از اعضای مؤسسه Picower و دپارتمان‌های زیست‌شناسی و BCS در MIT، گفت: «من ترجیح می‌دهم از EM استفاده نکنم، زیرا کار بسیار زیادی دارد و به خوبی با برچسب‌گذاری ترکیب نمی‌شود. روش Kwanghun فرصتی را برای بدست آوردن همان نوع وضوح و همچنین تصویربرداری از اندازه نمونه بسیار بزرگتر در هر سلول ارائه می دهد.

علاوه بر این، این فناوری اجازه می دهد تا چندین دور برچسب گذاری آنتی بادی بر روی یک بافت مشابه انجام شود، بنابراین دانشمندان می توانند پروتئین های زیادی را در همان سیناپس برچسب گذاری کنند. تیم چانگ با کار با آزمایشگاه‌های ندیوی و فنگ، برچسب‌گذاری شش پروتئین مختلف را در سیناپس‌ها در دو گونه پستاندار مختلف نشان دادند و نشان دادند که چگونه همه آنها در ساختارهای دو طرف سیناپس قرار گرفته‌اند.

آزمایشگاه‌های ندیوی و چانگ همچنین نشان دادند که با برچسب‌گذاری اجزای گیرنده‌های انتقال‌دهنده عصبی GABA در سیناپس‌های بازدارنده (به این دلیل که احتمال تولید سیگنال الکتریکی توسط نورون را کاهش می‌دهند)، می‌توانند تفاوت آنها را بررسی کنند. در واقع، آنها دریافتند که کمی بیش از نیمی از سیناپس‌های بازدارنده هر دو جزء را دارند، اما یک چهارم آنها هیچ کدام را نداشتند و برخی فقط یکی یا دیگری را داشتند.

نویسندگان نوشتند: «این یافته‌ها تأیید می‌کنند که سیناپس‌های مهارکننده از نظر محتوای مولکولی همگن نیستند و نشان می‌دهند که eMAP ابزار قدرتمندی برای بازجویی کمی از پروتئوم سیناپسی است.


تکنیک جدید می تواند جزئیات مغز درون سلولی و ارتباطات دوربرد را آشکار کند


اطلاعات بیشتر:
جوها پارک و همکاران، تجزیه و تحلیل بزرگ‌نمایی اپی‌توپ پروتئوم (eMAP)، پیشرفت علم (2021). DOI: 10.1126/sciadv.abf6589

ارائه شده توسط موسسه فناوری ماساچوست

نقل قول: روش گسترش بافت نسل بعدی تصویربرداری عصبی را بهبود می بخشد (2022، 13 ژانویه) در 14 ژانویه 2022 از https://medicalxpress.com/news/2022-01-next-generation-tissue-expansion-method-neural.html بازیابی شده است.

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به غیر از هرگونه معامله منصفانه به منظور مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوای مذکور فقط به هدف اطلاع رسانی ایجاد شده است.