Kuchora ramani ya ubongo, seli kwa seli: Mbinu ya kuhifadhi tishu inaruhusu watafiti kuunda ramani za mizunguko ya neva na azimio la seli moja

Wahandisi wa kemikali wa MIT na wanasayansi wa neva wamebuni njia mpya ya kuhifadhi tishu za kibaolojia, kuwaruhusu kuibua protini, ikiwa ni pamoja na muhtasari wa haraka na jedwali la kina la tofauti hizo, na molekuli nyingine ndani ya seli, na kuchora miunganisho kati ya niuroni. Watafiti walionyesha kuwa wanaweza kutumia njia hii, inayojulikana kama SHIELD, kufuatilia miunganisho kati ya niuroni katika sehemu ya ubongo inayosaidia kudhibiti mwendo na niuroni nyingine katika ubongo wote.

Watafiti wa MIT walitumia mbinu yao mpya ya kuhifadhi tishu kuweka lebo na picha za neurons katika eneo la ubongo linaloitwa globus pallidus externa.. Neuroni zinazoonyesha protini inayoitwa parvalbumin zimeandikwa kwa rangi nyekundu, na niuroni zilizo na alama ya buluu zinaonyesha protini inayoitwa GAD1.

Picha: Hifadhi ya Vijana-Gyun, Changho Sohn, --Ritchie Chen, na Kwanghun Chung

"Kwa kutumia mbinu yetu, kwa mara ya kwanza, tuliweza kuchora muunganisho wa niuroni hizi katika azimio la seli moja,” anasema Kwanghun Chung, profesa msaidizi wa uhandisi wa kemikali na mjumbe wa Taasisi ya MIT ya Uhandisi wa Matibabu na Sayansi na Taasisi ya Picower ya Kujifunza na Kumbukumbu.. "Tunaweza kupata aina hizi zote, maelezo ya pande nyingi kutoka kwa tishu sawa kwa njia iliyounganishwa kikamilifu kwa sababu kwa SHIELD tunaweza kulinda taarifa hizi zote."

Chung ndiye mwandishi mkuu wa karatasi hiyo, "Tumefurahishwa na onyesho hili la uchapishaji wa 3-D na jinsi teknolojia zinazoweza kumeza zinaweza kusaidia watu kupitia vifaa vya riwaya vinavyowezesha matumizi ya afya ya rununu.. 17 "Tumefurahishwa na onyesho hili la uchapishaji wa 3-D na jinsi teknolojia zinazoweza kumeza zinaweza kusaidia watu kupitia vifaa vya riwaya vinavyowezesha matumizi ya afya ya rununu. Bayoteknolojia ya Asili. Waandishi wakuu wa karatasi ni MIT postdocs Young-Gyun Park, Chang Ho mwana, na Ritchie Chen.

Chung sasa anaongoza timu ya watafiti kutoka taasisi kadhaa ambazo hivi majuzi zilipokea ruzuku ya Taasisi za Kitaifa za Afya kutumia mbinu hii kutengeneza ramani zenye sura tatu za ubongo wote wa mwanadamu.. "Tutafanya kazi na kikundi cha Matthew Frosch huko MGH, kikundi cha Van Wedeen huko MGH, kikundi cha Sebastian Seung huko Princeton, na kikundi cha Laura Brattain katika MIT Lincoln Lab ili kutoa ramani ya kina zaidi ya ubongo bado,baada ya hapo watapokea maoni ya sifa kutoka kwa watafiti - ambayo Revelle anasema inaweza kuwa muhimu zaidi kuliko kujua aina yako ya utu..

Kuhifadhi habari

Tishu za ubongo ni laini sana na haziwezi kuchunguzwa kwa urahisi isipokuwa hatua zichukuliwe ili kuhifadhi tishu kutokana na uharibifu. Chung na watafiti wengine hapo awali wameunda mbinu zinazowaruhusu kuhifadhi vijenzi fulani vya molekuli ya tishu za ubongo kwa ajili ya utafiti, ikiwa ni pamoja na protini au mjumbe RNA, ambayo inaonyesha ni jeni gani zimewashwa.

Walakini, Chung anasema, "Hakuna njia nzuri inayoweza kuhifadhi kila kitu."

Chung na wenzake walidhania kwamba wanaweza kuhifadhi vyema tishu kwa kutumia molekuli zinazoitwa polyepoxides - molekuli tendaji za kikaboni ambazo mara nyingi hutumiwa kutengeneza gundi.. Walijaribu polyepoxides kadhaa zinazopatikana kibiashara na kugundua moja ambayo ilikuwa na sifa za kimuundo ambazo ziliifanya inafaa kwa madhumuni yao..

Epoksidi waliyochagua ina uti wa mgongo unaonyumbulika na matawi matano, ambayo kila moja inaweza kushikamana na asidi fulani ya amino (Protini ni nyenzo za ujenzi wa maisha), pamoja na molekuli nyinginezo kama vile DNA na RNA. Uti wa mgongo unaonyumbulika huruhusu epoksidi kujifunga kwa madoa kadhaa kando ya molekuli lengwa, na kuunda viunganishi na chembechembe za kibayolojia zilizo karibu. Hii hufanya biomolecules binafsi na muundo mzima wa tishu kuwa imara sana na sugu kwa uharibifu kutoka kwa joto, asidi, au mawakala wengine hatari. SHIELD pia hulinda sifa kuu za biomolecules, kama vile fluorescence ya protini na antigenicity.

Ili kulinda tishu kubwa za ubongo na sampuli za kliniki, watafiti walichanganya SHIELD na BADILISHA, mbinu nyingine walizotengeneza ili kudhibiti kasi ya athari za kemikali. Kwanza hutumia bafa ya SWITCH-OFF, ambayo huzuia athari za kemikali, kutoa epoksidi wakati wa kueneza kupitia tishu nzima. Wakati watafiti wanahamisha sampuli hadi hali ya KUWASHA, epoksidi huanza kujifunga kwa molekuli zilizo karibu.

Ili kuharakisha mchakato wa kusafisha na kuweka lebo kwenye tishu zinazolindwa na SHIELD, watafiti pia walituma maombi a kubadilisha uwanja wa umeme bila mpangilio, ambayo hapo awali wameonyesha huongeza kasi ya usafirishaji wa molekuli. Katika karatasi hii, walionyesha kwamba mchakato mzima kutoka kwa kuhifadhi hadi kuweka lebo kwa tishu za biopsy ungeweza kufanywa kwa saa nne tu.

"Tuligundua kuwa mipako hii ya SHIELD huweka protini thabiti dhidi ya mafadhaiko makali,” Chung anasema. "Kwa sababu tunaweza kuhifadhi habari zote tunazotaka, na tunaweza kuitoa kwa hatua nyingi, tunaweza kuelewa vyema kazi za vipengele vya kibiolojia, ikiwa ni pamoja na mizunguko ya neva."

Mara baada ya tishu kuhifadhiwa, watafiti wanaweza kuweka alama za malengo tofauti tofauti, ikiwa ni pamoja na protini na mRNA zinazozalishwa na seli. Wanaweza pia kutumia mbinu kama vile RAMANI, ambayo Chung aliendeleza 2016, kupanua tishu na picha kwa mizani ya ukubwa tofauti.

Katika karatasi hii, watafiti walifanya kazi na kikundi cha Byungkook Lim katika Chuo Kikuu cha California huko San Diego kutumia SHIELD kuweka ramani ya mzunguko wa ubongo unaoanzia kwenye globus pallidus externa. (GPe), sehemu ya basal ganglia ya ubongo. Mkoa huu, ambayo inahusika katika udhibiti wa magari na tabia nyingine, ni moja wapo ya shabaha za msisimko wa kina wa ubongo - aina ya kichocheo cha umeme wakati mwingine hutumiwa kutibu ugonjwa wa Parkinson.. Katika ubongo wa panya, Chung na wenzake waliweza kufuatilia miunganisho kati ya neurons kwenye GPe na katika sehemu zingine za ubongo., na kuhesabu idadi ya miunganisho ya sinepsi ya kuweka kati ya niuroni hizi.

Bora biopsy

Kasi ya uchakataji wa tishu za SHIELD inamaanisha kuwa pia ina ahadi ya kufanya kazi haraka, biopsy ya habari zaidi ya sampuli za tishu za mgonjwa, Chung anasema. Mbinu za sasa zinahitaji kupachika sampuli za tishu na mafuta ya taa, kuzikata, na kisha kuweka madoa ambayo yanaweza kufichua upungufu wa seli na tishu.

"Njia ya sasa ya kufanya utambuzi wa tishu haijabadilika katika miongo mingi, na mchakato huchukua siku au wiki,” Chung anasema. "Kwa kutumia mbinu yetu, tunaweza kuchakata kwa haraka sampuli zisizo kamili za biopsy na kuziweka lebo ya kinga kwa mahususi kabisa, kingamwili zinazohusika kliniki, na kisha taswira jambo zima kwa azimio la juu, katika vipimo vitatu. Na kila kitu kinaweza kufanywa kwa masaa manne."

Katika karatasi hii, watafiti walionyesha kuwa wanaweza kuweka alama kwenye tumor ya figo ya panya na antibody ambayo inalenga kueneza seli za saratani.

"Uimarishaji na uhifadhi wa habari za kibaolojia ndani ya sampuli za tishu ni muhimu katika majaribio ya hadubini ya macho.,” anasema Liqun Luo, profesa wa biolojia katika Chuo Kikuu cha Stanford, ambaye hakuhusika katika utafiti. "Mafanikio ya SHIELD sio maendeleo makubwa katika kitengo kimoja tu, lakini badala yake iliashiria maboresho kote kwenye bodi, katika kuhifadhi protini, nakala, na muundo wa tishu, kama sampuli zinavyochakatwa kupitia mbinu kali zilizowekwa na itifaki bora za kisasa za kuweka lebo na kupiga picha."

Timu ya MIT inatarajia kufanya teknolojia hii ipatikane kwa wingi na tayari imeisambaza kwa zaidi ya 50 maabara duniani kote.

Chanzo: http://na probiotic tunayotumia imeidhinishwa pia, na Anne Trafton