Eksperter flytter grænserne for 3-D mikroskopi

To nyudviklede metoder vil hjælpe forskere med at studere 3D-strukturen af ​​komplekse overflader og individuelle neuroner bedre end nogensinde før. Sebastian Munck og Natalia Gunko, to ekspertteknologer ved VIB-KU Leuven, rapporter nye billeddannelsesprotokoller, der vil fremme neurovidenskab og (bio) billeddannelse generelt.

Bioteknologisk R&D-sektoren trives i Flandern, og dette er ikke en lille del på grund af tilstedeværelsen af ​​en masse teknologisk udvikling og knowhow, gør det muligt for forskere at finde en vej mod ny indsigt og terapier. Denne måned, to kolleger ved VIB og KU Leuven rapporterer om nye måder at studere 3-D overflader og 3-D ultrastruktur af hjerneceller på.

Fra Lego til fluer:NÆSTEN tillader hidtil uset 3-D overfladebilleddannelse

Den seneste udvikling inden for 3-D mikroskopi har revolutioneret biomedicinsk forskning ved at muliggøre billeddannelse af hele modelorganismer såsom zebrafisk og frugtfluelarver samt ryddede museembryoner og -organer. I mange tilfælde, imidlertid, dette kræver at gøre en prøve gennemsigtig ved hjælp af kemiske "clearing"-metoder, siger lysmikroskopiekspert Sebastian Munck (VIB-KU Leuven):"Rydningsmetoder er tidskrævende og kan ikke anvendes på alle typer prøve. Desuden, hvis du vil studere overflademorfologi eller farve, optisk clearing er kontraproduktivt."

Derfor udviklede Munck og hans team NÆSTE, en optisk metode til 3-D overfladebilleddannelse af reflekterende uigennemsigtige objekter. Munck:"NÆSTEN står for 'en etiketfri flerfarvet optisk overfladetomografi'-metode. Den giver en 3-D overfladerekonstruktion af ikke-gennemsigtige prøver, herunder oplysninger om dens farve og reflekterende egenskaber."

Munck mener, at mange forskningsområder vil drage fordel af denne enkle måde at dokumentere og kvantificere 3D-overflader på, som NÆSTEN kan anvendes på både biologiske og ikke-biologiske prøver:"Evnen til at optage overfladen af ​​et mellemstort objekt i 3-D åbner perspektiver for digitale depoter af zoologiske og botaniske samlinger og muliggør et link til 3-D-udskrivning af disse objekter. Fra pigmentanalyse til virtual reality, eller endda kunst, mulighederne er uendelige." Forskerne illustrerer dette pænt ved at afbilde ikke kun biologiske prøver såsom frugtfluer og frøkogler, men også lego figurer.

Fra sølv til guld:optimering af en århundrede gammel metode til at studere neuroner mere detaljeret

I slutningen af ​​det 19. århundrede, Camillo Golgi udviklede en metode til at farve de lange fremspring af individuelle hjerneceller i det, han kaldte "den sorte reaktion". Nu omtalt som Golgi-metoden, protokollen er blevet forfinet gennem årene og har vist sig at være medvirkende til mange banebrydende fremskridt inden for neurobiologi. Alligevel, det har også nogle vigtige ulemper, ifølge Natalia Gunko (VIB-KU Leuven):"Golgi-farvningsteknikker er stadig meget brugt i forskning og klinisk diagnostik, men de er uforenelige med yderligere undersøgelser af den subcellulære arkitektur af neuroner med elektronmikroskopi på grund af dannelsen af ​​store, elektrontætte sølvaflejringer, der maskerer ultrastrukturelle detaljer."

For at løse dette problem, Gunko og hendes team tilpassede Golgi-metoden til elektronmikroskopi ved at erstatte sølvsalte med guldsalte, hvilket resulterer i langt mindre partikler, der ofte aflejres i periferien af ​​neuroner.

"Det er den første vellykkede brug af en Golgi-baseret farvningsteknik til at spore neuroner over hele deres længde, bevare de ultrastrukturelle detaljer, " siger Gunko, som straks anvendte teknikken til at studere neuronal ultrastruktur i en Alzheimers sygdomsmodel.

"Vi kombinerede Golgi-farvningen med fluorescerende mærkning og vævsrensning for at visualisere rumlige forhold mellem hele neuroner og amyloide plaques i hjerneprøver af en Alzheimers musemodel." Dette er blot et eksempel på brugen af ​​den nye metode i fundamental neurovidenskab og studiet af neuronal morfologi i hjernesygdomme.