Nova tehnika snimanja koja može pratiti molekularnu dinamiku neurodegenerativnih bolesti

BUĐENJE!!! PREVEDENO NA HRVATSKI. David Icke FULL HD 2014 (Lipanj 2019).

Anonim

Istraživači su razvili brzu i praktičnu tehniku ​​slikanja na molekularnoj razini koja bi znanstvenicima mogla omogućiti da vidite nikad prije vidljivu dinamiku bioloških procesa uključenih u neurodegenerativne bolesti kao što su Alzheimerova bolest i multipla skleroza.

Nova tehnika otkriva kemijsku sastavnicu uzorka, kao i orijentaciju molekula koje čine taj uzorak, informacije koje se mogu koristiti za razumijevanje kako se molekule ponašaju. Štoviše, on dobiva te podatke u samo nekoliko sekundi, znatno brži od minuta koje zahtijevaju druge tehnike. Brža brzina znači da će prvi put biti moguće gledati napredovanje bolesti u životinjskim modelima na molekularnoj razini. Uz daljnji razvoj, tehnika se također može koristiti za otkrivanje ranih znakova neurodegenerativnih bolesti kod ljudi.

U Optici, časopisu Optical Society za istraživanje visokog utjecaja, istraživači Sophie Brasselet iz Instituta Fresnel, CNRS, Aix Marseille Université, Francuska, izvještavaju o svojoj novoj tehnici, nazvanoj visokopropusnoj polarizaciji, riješenim koherentnim Raman raspršenim slikama. Koristili su umjetne lipidne membrane kako bi demonstrirali sposobnosti tehnike za poboljšanje neuroloških istraživanja.

Umjetne membrane korištene u studiji izrađene su od pakiranih slojeva lipida koji su slični onima pronađenim u mijelinskoj ovojnici koja pokriva aksone kako bi se električni impulsi brzo i učinkovito kretali. Kada se bolest poput Alzheimerove bolesti i multipla skleroza odvijaju, ti lipidi počinju disorganizirati, a lipidni slojevi gube vezu. To u konačnici uzrokuje da se mijelinski omotač odvoji od aksona i dovodi do neispravnih neuralnih signala.

"Dizajnirali smo tehniku ​​sposobnu za molekularnu organizaciju slike u stanicama i tkivima koja u konačnici mogu omogućiti da vidimo ranoj fazi ove odstranjivanja i kako se lipidi organiziraju unutar ovog mijelinskog omotača", rekao je Brasselet. "To bi nam moglo pomoći u razumijevanju progresije bolesti identificirajući pozornicu na kojoj se lipidi počinju disorganizirati i što se molekularne promjene događaju tijekom tog vremena. To bi moglo omogućiti nove ciljane lijekove koji rade drugačije od onih koji se sada koriste."

Gledanje molekula u stvarnom vremenu

Nova tehnika koju je razvila Brasselet i njezin istraživački tim koristi neinformalni učinak pod nazivom koherentno Ramanovo raspršenje koje se javlja kada svjetlost djeluje u interakciji s molekulama. Frekvencija ili valna duljina nelinearnog signala daje kemijsku sastavnicu uzorka baziranu na molekularnim vibracijama, bez potrebe za dodavanjem dodatnih fluorescentnih naljepnica ili kemikalija.

Istraživači su izgrađeni na postojećem pristupu pod nazivom stimulirani Raman scattering imaging, koji pojačava Ramanov signal moduliranjem intenziteta ili snage laserskog svjetla. Da bi se dobila informacija o molekularnoj orijentaciji iz koherentnog Ramanovog signala, istraživači su koristili elektrooptički uređaj nazvan Pockelsovom ćelijom kako bi brzo modulirao polarizaciju lasera umjesto njegovog intenziteta.

"Uzeli smo koncept modulacije intenziteta koji je korišten za stimuliranu Raman raspršivanje i prebačen je u polarizacijsku modulaciju korištenjem uređaja koji se nalazi na polici", rekao je Brasselet. "Otkrivanje signala za našu tehniku ​​vrlo je slično onome što je učinjeno s stimuliranim Ramanovim raspršivanjem, osim što umjesto da otkrivamo samo intenzitet svjetlosti, otkrivamo polarizacijske podatke koji nam govore da li su molekule visoko orijentirane ili potpuno neorganizirane".

Ključ je, međutim, stjecanje informacija o orijentaciji dovoljno brzo kako bi obuhvatili vrlo dinamičke biološke procese na molekularnoj razini. Prethodne metode su bile spore jer su stekle sliku, a zatim informaciju o polarizaciji, a potom je ponovio postupak za hvatanje promjena tijekom vremena. Promjenom laserske polarizacije vrlo brzo, istraživači su mogli mjeriti piksel po pikselu, u realnom vremenu.

S novim pristupom, potrebno je manje od sekunde za dobivanje informacija o orijentaciji lipida na velikoj slici koja sadrži nekoliko stanica. Te se informacije zatim rabe za konstruiranje niza slika "lipidnog poretka" koji pokazuje dinamiku molekularne orijentacije u sekundarnom vremenskom mjerilu.

Mjerenje pojedinačnih membrana

Istraživači su pokazali da njihova tehnika može otkriti deformaciju i organizaciju lipida u umjetnim lipidnim membranama nalik na pakiranu membranu mijelina. Tehnika je bila dovoljno osjetljiva kako bi se izmjerila organizacija lipida oko crvenih krvnih stanica, koja imaju samo jednu lipidnu membranu.

"Iako smo samo demonstrirali tehniku ​​s modelnim membranama i pojedinačnim stanicama, ta se tehnika može prevesti na biološko tkivo", rekao je Brasselet. "Pokazat će nam kako se molekule ponašaju, informacije koje nisu dostupne s mikronizacijskih slika morfoloških snimaka snimljenih tradicionalnim tehnikama mikroskopije".

Brasselet je rekao da se nova tehnika može upotrijebiti u bliskoj budućnosti kako bi se bolje razumjela napredovanje u bolestima koji uključuju slom mijelinske ovojnice, poput Alzheimerove bolesti i multiple skleroze. Na primjer, može se koristiti za imidanje neurona u živim miševima kombiniranjem Ramanovog raspršivanja tehnikom s postojećim metodama u kojima su sitni prozori implantirani u mozak i leđne moždine laboratorijskih životinja.

"Naposljetku, željeli bismo razviti koherentnu sliku Ramana kako bismo ga mogli koristiti u tijelu za otkrivanje bolesti u njihovim ranijim fazama", rekao je Brasselet. "Da bi to učinili, tehnika bi morala biti prilagodena radu s endoskopima ili drugim alatima u razvoju koji omogućuju svjetlosnim slikama unutar tijela."

menu
menu