Biologische Labor-Wissenschaftler entwickelt neue bildgebende Methode

Die außerordentlichen Fortschritte in den biomedizinischen Wissenschaften in der Neuzeit zugeschrieben werden kann, in hohem Maße zu imaging-Technologien haben erlaubt, dass die Wissenschaftler zu beobachten, die Struktur und Funktion der Gewebe und Organe im Rahmen Ihrer natürlichen Gewebe-Umgebungen genauer als mit bloßem Auge.

Aber diese Fähigkeit hat nur eine Handvoll von traditionellen tierischen Modellsystemen, darunter Würmer, Fliegen und Mäuse, die entweder von Gewebe-Eigenschaften, die Sie für die Bildbearbeitung (wie zum Beispiel das fehlen der natürlichen Pigmentierung), oder durch die Tatsache, dass die Techniken für die Zubereitung von mikroskopischen Proben, die in diesen Modellen sind nicht allgemein anwendbar, um eine vielfältige Tier-Arten.

Die Entwicklung eines neuen bildgebenden Technik, die von Prayag Murawala, Ph. D., des MDI Biological Laboratory und seine Kollegen, jedoch, ermöglicht beispiellose Einblicke subzelluläre Strukturen, Gewebe, Organe und sogar ganze Organismen, und—wegen seiner breiten Anwendbarkeit erweitert das Spektrum an Tier-Modellen, die studiert werden können, Prozesse, die erkundet werden können und biologische Fragen, die angesprochen werden können.

„Die Verwendung von traditionellen Tiermodelle beigetragen hat enorm zum wissenschaftlichen Fortschritt, aber diese Modelle stellen nur einen kleinen Bruchteil der Arten der ökologischen oder evolutionären Interesse,“ Murawala sagte. „Durch die Entwicklung einer Methode, die sich öffnet, die zuvor unzugänglich Modelle imaging, hoffen wir, um zu beschleunigen Entdeckungen, die übersetzt werden kann in neue Behandlungsmethoden und Interventionen für die menschliche Krankheit.“

Die schnelle, einfache und leistungsfähige, neue Methode, genannt DEEP-Clear (Depigmentierung-Plus-Clearing), ist das Thema der aktuellen Veröffentlichung in der internationalen Fachzeitschrift Science die Fortschritte , zu denen Murawala war ein Co-Autor.

Das Papier mit dem Titel „Ein Vielseitiges Depigmentierung, Clearing-und Labeling-Methode für die Erkundung Nervensystem Vielfalt“ wurde geschrieben von einer 16-köpfigen team aus Forschungseinrichtungen und Universitäten in Wien, österreich, geführt von Hans-Ulrich Dodt von der technischen Universität Wien und der Medizinischen Universität Wien, und Florian Raible von der Universität Wien.

Murawala, die vor kurzem beigetreten sind die MDI Biological Laboratory als assistant professor und Forschung für das Papier am Institut für Molekulare Pathologie in Wien, wo er studierte Extremität und Rückenmark regeneration in der axolotl, ein hoch regenerativer salamander, das war ein Thema das Papier. Er wird auch weiterhin die Untersuchung der axolotl am MDI Biological Laboratory, das sich auf die Forschung in der regenerativen Medizin.

Der wesentliche Vorteil der neuen Methode ist, dass es Wissenschaftlern erlaubt, unter Verwendung von state-of-the-art-imaging-Technologien zum anzeigen einer Probe in drei Dimensionen anstatt der üblichen zwei, Murawala sagte. Darüber hinaus ermöglicht es Wissenschaftlern, um besser nachverfolgen zu können biologische Prozesse auf zellulärer Ebene, die Methode vermeidet die strukturellen Schäden, die auftreten können, mit traditionellen Techniken, bei denen es um schneiden von Gewebe in dünnen Schichten oder Abschnitte.

Die DEEP-Clear-Methode ist besonders wertvoll für Wissenschaftler, die studieren, Entwicklungs -, Neuro-und regeneration, Murawala sagte. Zum Beispiel, es kann verwendet werden, um die Studie und das gesamte Nervensystem eines kleinen Organismus, oder Einblicke in die regeneration durch die Untersuchung der Dynamik des Verhaltens in den Zellen, die die Migration an den Ort einer verlorenen Gliedmaße oder Gewebe, das in den Prozess der Regeneration.

„Traditionelle Techniken beschränken unser Verständnis von Biologie, „Murawala erklärt. „Wenn Sie wollen, um zu verstehen, die verbindungen zwischen Neuronen [Nervenzellen]—wie ein neuron verbindet sich ein Teil des Gehirns zu einem anderen Teil oder zum Rückenmark, zum Beispiel, können Sie nicht erfassen, dass in einem Abschnitt behandelt, weil Sie auf zwei Dimensionen beschränkt.“

Die neue Methode erweitert die Liste von Modell-Organismen, die optisch zugänglich durch die Bekämpfung eines der großen Probleme in Vorbereitung der Proben: die absorption von Licht durch Natürliche Pigmente, die begrenzt, wie tief die Proben, dargestellt werden können. Während die traditionellen Techniken auch in nicht-pigmentierten Organen wie dem Gehirn der Maus, die Pigmente in die Augen und die Haut stellen eine Herausforderung für die Untersuchung von Proben von nicht-traditionellen Modellen.

Zusätzlich zum entfernen der Pigmentierung, die könnten shield Gewebe und Organe aus dem Blick, die neue Methode löst noch ein weiteres problem stellte die durch traditionelle Methoden: die Streuung von Licht, verursacht durch Unterschiede in den brechungsindizes (RIs), oder die Geschwindigkeit an dem Licht bewegt sich durch verschiedene Arten von Molekülen, d.h., Wasser, Fett und Eiweiß. Die Methode baut auf Techniken, die in unpigmentierten Proben zur Behebung der RI-Heterogenität-Problem.

Noch ein weiterer Vorteil der Methode ist Ihre Fähigkeit, die verwendet werden auf verschiedenen Skalen—von der detaillierten hochauflösenden Untersuchung der konfokalen Mikroskopie, die mit einer Lochkamera zu beleuchten, einen Punkt von Interesse, um die drei-dimensionale Bildgebung der light-sheet-Mikroskopie, die, weil es scannt Exemplare mit einem sehr dünnen Ebene des laser-Licht nicht auf einem Punkt, ist vorteilhaft für die Verfolgung von Zellen und Geweben in lebenden Organismen.

Die Entwicklung eines neuen tool mit dem Potenzial, erweitern Sie die Liste der Modell verwendeten Tiere in der biologischen Forschung stellt eine Rückkehr zu den Wurzeln der biologischen Wissenschaften—und die Herkunft der MDI Biological Laboratory. Vor der Entwicklung ausgefeilter tools für die Arbeit mit einer kurzen Liste der bevorzugten Arten, Biologen studierte eine Vielzahl von Modellen, viele von Ihnen aus dem Meer.

Der 122-Jahr-alte Labor ist eines von vielen Forschungseinrichtungen, die ursprünglich gegründet, um Studie die Vielfalt des marinen Lebens. Im Laufe der Jahre, seiner Wissenschaftler haben untersucht, Krabben, Fische, Quallen, Seescheiden, Robben, Haie, Rochen, Seesterne und vieles mehr. Obwohl das Ziel war und ist es, das Modell am besten geeignet, um die Frage in der Studie, dass war nicht immer möglich, aufgrund des Fehlens von neuen tools für das Studium von nicht-traditionellen Modelle.

„Die Natürliche Welt ist voll von Organismen, die sich von den Naturwissenschaften und der Medizin lernen können“, sagte Hermann Haller, M. D., Labor-Präsident. „Durch die Entwicklung einer imaging-Methode, die angewendet werden können, um ein breites Spektrum von Spezies und experimentellen Ansätze, Prayag baut auf eine lange und erfolgreiche Geschichte der Entdeckung an der MDI Biological Laboratory mit nicht-traditionellen Arten, die in einem vergleichenden Kontext.“