Científico de laboratorio biológico desarrolla nuevo método de imágenes
La red neuronal de cuerpo entero de un ajolote de 3 centímetros de largo utilizando el nuevo método DEEP-Clear para preparar muestras desarrollado por Prayag Murawala, Ph.D., del Laboratorio Biológico MDI y tinción de anticuerpos beta tubulina III. Crédito: Marko Pende y Prayag Murawala, Ph.D., del Laboratorio Biológico MDI.
El extraordinario progreso que se ha logrado en las ciencias biomédicas en la era moderna se puede atribuir en gran medida a las tecnologías de imágenes que han permitido a los científicos observar la estructura y función de los tejidos y órganos en el contexto de sus entornos de tejidos naturales en mayor detalle de lo que es posible a simple vista.
Pero esa capacidad se ha limitado a un puñado de sistemas de modelos animales tradicionales, incluidos gusanos, moscas y ratones, ya sea por las características de los tejidos que los hacen aptos para la obtención de imágenes (como la falta de pigmentación natural), o por el hecho de que las técnicas utilizadas para preparar especímenes microscópicos en estos modelos no son ampliamente aplicables a una amplia gama de especies animales.
El desarrollo de una nueva técnica de imagen por Prayag Murawala, Ph.D., del MDI Biological Laboratory y Sin embargo, sus colaboradores permiten una visión sin precedentes de estructuras subcelulares, tejidos, órganos e incluso organismos completos y, debido a su amplia aplicabilidad, amplía la gama de modelos animales que se pueden estudiar, procesos que se pueden explorar y preguntas biológicas que se pueden abordar.
«El uso de modelos animales tradicionales ha contribuido enormemente al progreso científico, pero estos modelos representan solo una pequeña fracción de las especies de interés ecológico o evolutivo», dice Murawala. ayuda. «Al desarrollar un método que abre modelos previamente inaccesibles a las imágenes, esperamos acelerar los descubrimientos que se pueden traducir en nuevas curas e intervenciones para las enfermedades humanas».
El nuevo método rápido, simple y poderoso, llamado DEEP-Clear (DEpigmEntation-Plus-Clearing), es el tema de un artículo reciente en la revista internacional Science Advances en el que Murawala colaboró como autor.
El artículo, titulado «A Versatile Depigmentation, Clearing and Labeling Method for Exploring Nervous System Diversity», fue escrito por un equipo de 16 miembros de instituciones de investigación y universidades en Viena, Austria, dirigido por Hans-Ulrich Dodt de la Universidad Tecnológica de Viena y la Universidad Médica de Viena, y Florian Raible de la Universidad de Viena.
Murawala, quien recientemente se incorporó al Laboratorio de Biología MDI como profesor asistente, realizó investigaciones para el artículo en el Instituto de Patología Molecular de Viena, donde estudió la región de las extremidades y la médula espinal. neración en el ajolote, una salamandra altamente regenerativa que fue un tema del artículo. Continuará estudiando el ajolote en el Laboratorio Biológico MDI, que se enfoca en la investigación en medicina regenerativa.
La principal ventaja del nuevo método es que permite a los científicos utilizar tecnologías de imágenes de última generación. para ver un espécimen en tres dimensiones en lugar de las dos habituales, dijo Murawala. Además de permitir a los científicos rastrear mejor los procesos biológicos a nivel celular, el método evita el daño estructural que puede ocurrir con las técnicas tradicionales, que implican cortar los tejidos en capas o secciones delgadas.
El DEEP-Clear El método es particularmente valioso para los científicos que estudian el desarrollo, la neurociencia y la regeneración, dijo Murawala. Por ejemplo, se puede utilizar para estudiar todo el sistema nervioso de un organismo pequeño, o para obtener información sobre la regeneración mediante la investigación de la dinámica del comportamiento en las células que migran al sitio de una extremidad perdida o tejido que está en proceso de regeneración. regenerando.
«Las técnicas tradicionales limitan nuestra comprensión de la biología», explicó Murawala. «Si quieres entender las conexiones entre las neuronas [células nerviosas] cómo una neurona conecta una parte del cerebro con otra parte o con la médula espinal, por ejemplo, no puedes capturar eso en una sección porque estás limitado a dos dimensiones. «
El nuevo método amplía la lista de organismos modelo a los que se puede acceder ópticamente al abordar uno de los principales problemas en la preparación de muestras: la absorción de la luz por los pigmentos naturales, que limita la profundidad con la que se pueden obtener imágenes de las muestras. Si bien las técnicas tradicionales funcionan bien en órganos no pigmentados como el cerebro del ratón, los pigmentos en el ojo y la piel representan un desafío para el estudio de muestras de modelos no tradicionales.
Además de eliminar la pigmentación que podría proteger tejidos y órganos a la vista, el nuevo método aborda otro problema planteado por los métodos tradicionales: la dispersión de la luz causada por las diferencias en los índices de refracción (IR), o la velocidad a la que la luz viaja a través de varios tipos de moléculas, es decir, agua, grasa y proteína. El método se basa en técnicas utilizadas en especímenes no pigmentados para resolver el problema de heterogeneidad de RI.
Otra ventaja más del método es su capacidad para ser utilizado en varias escalas a partir de la investigación detallada de alta resolución de la microscopía confocal, que utiliza un agujero de alfiler para iluminar un punto de interés, a la imagen tridimensional de la microscopía de hoja de luz, que, debido a que escanea muestras usando un plano muy delgado de luz láser en lugar de un punto, es ventajoso para rastrear células y tejidos en organismos vivos .
El desarrollo de una nueva herramienta con potencial para ampliar la lista de animales modelo utilizados en la investigación biológica representa un regreso a las raíces de las ciencias biológicas ya los orígenes del Laboratorio Biológico MDI. Antes del desarrollo de herramientas sofisticadas para trabajar con una lista corta de especies preferidas, los biólogos estudiaron una amplia variedad de modelos, muchos de ellos del mar.
El laboratorio de 122 años de antigüedad es uno de los muchos instituciones de investigación fundadas originalmente para estudiar la diversidad de la vida marina. A lo largo de los años, sus científicos han estudiado cangrejos, peces, medusas, ascidias, focas, tiburones, rayas, estrellas de mar y más. Aunque el objetivo siempre ha sido usar el modelo que mejor se adapte a la pregunta que se está estudiando, eso no siempre ha sido posible debido a la falta de nuevas herramientas para estudiar modelos no tradicionales.
«El mundo natural es rico con organismos de los que la ciencia y la medicina pueden aprender», dijo Hermann Haller, MD, presidente del laboratorio. «Al desarrollar un método de imágenes que se puede aplicar a un amplio espectro de especies y enfoques experimentales, Prayag se basa en una larga y distinguida historia de descubrimiento en el Laboratorio Biológico MDI utilizando especies no tradicionales en un contexto comparativo».
En Viena, Murawala fue becaria postdoctoral en el laboratorio de Elly Tanaka, Ph.D., una científica muy respetada (y otra autora del artículo reciente) que estudia la regeneración de las extremidades y la médula espinal en el ajolote. Una de las cinco especies no tradicionales estudiadas en el artículo, el ajolote es apreciado en la investigación de medicina regenerativa porque, a diferencia de los mamíferos, puede regenerar casi cualquier parte del cuerpo.
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Echando un vistazo profundo a los animales Más información: Marko Pende et al, Un método versátil de despigmentación, limpieza y etiquetado para explorar la diversidad del sistema nervioso, Science Advances (2020) . DOI: 10.1126/sciadv.aba0365 Información de la revista: Science Advances
Proporcionado por Mount Desert Island Biological Laboratory Cita: Científico de laboratorio biológico desarrolla un nuevo método de obtención de imágenes (julio de 2020 23) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-07-biological-laboratory-scientist-imaging-method.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.