Biomedical Entdeckungen beschleunigt durch durchsichtige Organe und Gremien

Die Fähigkeit, durch Organe zu sehen und sogar den ganzen Körper , um Langstrecken- Verbindungen zwischen den Zellen sowie feinkörniges Zellstrukturen sichtbar zu machen war ein langjähriger Traum der Biologen . Eine Studie von Cell Press in der Zeitschrift Cell veröffentlicht hat nun diesen Traum Wirklichkeit und enthüllt einfaches Verfahren zur Herstellung von opaken Organe , Einrichtungen und menschliche Gewebebiopsien transparent, während die Zellstrukturen und Verbindungen intakt . Die Protokolle könnten den Weg für ein besseres Verständnis der Gehirn-Körper Wechselwirkungen genauer klinischen Diagnosen und Überwachung von Krankheiten , und eine neue Generation von Therapien für Erkrankungen , die von Autismus , um chronische Schmerzen zu ebnen.


Dies ist ein 3D-Visualisierung von intakter Nierengewebe , durch die Ganzkörper- Clearing- und Färbung erhalten PARS Methode : Perfusion gestützte Wirkstofffreisetzung in Situ (Yang et al , 2014) .
Credit: Bin Yang und Viviana Gradinaru

" Obwohl die Idee der Gewebe Lichtung gibt es schon seit einem Jahrhundert nach unserer Kenntnis ist dies die erste Studie, die Ganzkörper- Clearing durchführen , im Gegensatz zur ersten Extraktion und dann Löschen Organen außerhalb des erwachsenen Körpers ", sagt Senior Autor der Studie Viviana Gradinaru des California Institute of Technology . " Unsere Methode hat das Potenzial, eine wissenschaftliche Unterfangen, das aus VollorganismusMapping profitieren würden , darunter die Studie, wie periphere Nerven und Organe können sich stark auf Kognition und geistige Verarbeitung und umgekehrt zu beschleunigen. "

Dreidimensionale Karten von intakten Organen und Einrichtungen sind von entscheidender Bedeutung für das Verständnis komplexer , Fern zellulären Interaktionen , die in einer Reihe von biologischen Prozessen eine wichtige Rolle spielen . Aber bis jetzt haben Verfahren zur Herstellung ganzer Organe oder Einrichtungen transparenter und damit zugänglich für Bildverarbeitung und Erzeugung von 3D-Karten an das Gehirn oder Embryonen beschränkt. Gradinaru und ihre Mitarbeiter ein Gehirn - Clearing- Technik namens CLARITY , die Einbettung beinhaltet Gewebe in Hydrogelen , seine 3D-Struktur und wichtige molekulare Eigenschaften zu erhalten , und dann unter Verwendung von Detergenzien, die an Lipide, die das Gewebe undurchsichtig machen extrahieren zuvor entwickelt.


Dies ist ein 3D-Visualisierung von intakten Darmgewebe , durch die Ganzkörper- Clearing- und Färbung erhalten PARS Methode : Perfusion gestützte Wirkstofffreisetzung in Situ (Yang et al , 2014) .
Credit: Bin Yang und Viviana Gradinaru

In der neuen Studie , setzen die Forscher heraus , um Klarheit für ganze Organe und Einrichtungen , zum Teil , indem sie den Prozess zu beschleunigen. Zunächst identifiziert sie die optimale Hydrogel, das Reinigungsmittel , um schnell Lipide aus Gewebe mit einem Ansatz namens passive CLARITY -Technik ( PACT ) entfernen können . Deutlich beschleunigen den Clearing-Prozess , ohne dass Gewebeschäden , führten sie ein innovatives Verfahren namens Perfusion gestützte Wirkstofffreisetzung in situ ( PARS ), die direkt die Bereitstellung der Hydrogel- und Clearing- Reagenzien in die Blutbahn des intakten Nagetiere beinhaltet . Die Reagenzien in den Geweben und restlos geklärt Organen wie Niere, Herz , Lunge und Darm innerhalb von 2 bis 3 Tagen diffundiert , während das gesamte Gehirn und den gesamten Körper innerhalb von 2 Wochen gelöscht.


(A und B) Die (A) Rücken- und (B) ventrale Ansicht der gesamten Thy1 - eYFP Maus nach PARS Clearing mit 8 Prozent SDS für eine Woche zeigte gute optische Transparenz des ganzen Körpers. Arrowhead in (B) weist auf gelöscht Niere. (C) Das Bild des Gehirns, die für die gleiche Maus. Die Bilder wurden mit Hellfeld- Kamera aufgenommen .
Credit: Cell, Yang et al.

Die Forscher auch entwickelt ein Rezept für den Brechungsindex anpassende Lösung (RIMS ), die die langfristige Lagerung von Gewebe und gelöscht Bildgebung dicken ermöglicht , gelöscht Gewebe mit einem herkömmlichen konfokalen Mikroskop . Die neuen Verfahren ermöglichen die Analyse von intakten Verbindungen zwischen Zellen sowie Strukturen und Molekülen innerhalb einzelner Zellen unter Verwendung von Standard genetischen und molekularbiologischen Techniken . "Unsere leicht zu bedienende Gewebe Clearing -Protokolle , die leicht verfügbar und kostengünstiger Reagenzien und Geräte zu verwenden, wird die subzelluläre Vernehmung von großen Gewebeproben eine zugängliche Unternehmen im breiteren Forschung und klinische Gemeinden machen", sagt Gradinaru .