Ny mikroskopteknik afslører indre struktur af levende embryoner

Forskere fra University of Illinois har udviklet en måde at producere 3-D-billeder af levende embryoner i kvæg, der kan hjælpe med at bestemme embryoets levedygtighed før in vitro-befrugtning hos mennesker.

Infertilitet kan være ødelæggende for dem, der ønsker børn. Mange søger behandling, og prisen for en enkelt IVF-cyklus kan være $20, 000, hvilket gør det ønskeligt at lykkes med så få forsøg som muligt. Avanceret viden om embryoners sundhed kan hjælpe læger med at vælge dem, der med størst sandsynlighed vil føre til succesfulde graviditeter.

Den nye metode, offentliggjort i tidsskriftet Naturkommunikation , bragte elektro- og computeringeniørprofessor Gabriel Popescu og dyrevidenskabsprofessor Matthew Wheeler sammen i et samarbejdsprojekt gennem Beckman Institute for Advanced Science and Technology ved U. of I.

Kaldet gradient lysinterferensmikroskopi, metoden løser en udfordring, som andre metoder har kæmpet med – billeddannelse tyk, flercellede prøver.

I mange former for traditionel biomedicinsk mikroskopi, lyset skinner gennem meget tynde skiver af væv for at producere et billede. Andre metoder bruger kemiske eller fysiske markører, der gør det muligt for operatøren at finde det specifikke objekt, de leder efter, i en tyk prøve, men disse markører kan være giftige for levende væv, sagde Popescu.

"Når man ser på tykke prøver med andre metoder, dit billede bliver udvasket på grund af lyset, der preller af alle overflader i prøven, " sagde kandidatstuderende Mikhail Kandel, medforfatteren af ​​undersøgelsen. "Det er som at se ind i en sky."

GLIM kan sondere dybt ind i tykke prøver ved at kontrollere den vejlængde, som lyset bevæger sig gennem prøven. Teknikken giver forskerne mulighed for at producere billeder fra flere dybder, som derefter sammensættes til et enkelt 3D-billede.

For at demonstrere den nye metode, Popescus gruppe gik sammen med Wheeler og hans team for at undersøge ko-embryoner.

"En af embryologiens hellige grale er at finde en måde at bestemme, hvilke embryoner der er mest levedygtige, " sagde Wheeler. "At have en ikke-invasiv måde at korrelere med embryoets levedygtighed er nøglen; før GLIM, vi tog et mere kvalificeret gæt."

Disse uddannede gæt er lavet ved at undersøge faktorer som farven på væsker inde i de embryonale celler og tidspunktet for udvikling, blandt andre, men der er ingen universel markør til at bestemme embryones sundhed, sagde Wheeler.

"Denne metode lader os se hele billedet, som en tredimensionel model af hele embryoet på én gang, " sagde Tan Nguyen, den anden medansvarlige forfatter af undersøgelsen.

At vælge det sundeste embryo er ikke slutningen på historien, selvom. "Den ultimative test vil være at bevise, at vi har plukket et sundt embryo, og at det har udviklet en levende kalv, sagde Marcello Rubessa, en postdoc-forsker og medforfatter til undersøgelsen.

"Illinois har udført in vitro undersøgelser med køer siden 1950'erne, " sagde Wheeler. "At have ressourcerne stillet til rådighed gennem Gabriels forskning og de andre ressourcer på Beckman Institute har fungeret som et perfekt stormscenarie."

Holdet håber at anvende GLIM-teknologi til forskning og behandling af menneskelig fertilitet, samt en række forskellige typer vævsforskning. Popescu planlægger at fortsætte samarbejdet med andre biomedicinske forskere og har allerede haft succes med at se på tykke prøver af hjernevæv i havets liv til neurovidenskabelige undersøgelser.