Avances en la investigación y la microscopía de neurociencia: un proyecto colaborativo impulsado por investigadores de Max Perutz Labs Vienna, una empresa conjunta de la Universidad de Viena y la Universidad de Medicina de Viena, y el TU Wien Viena permite a los investigadores profundizar enórganos y sistemas nerviosos de los animales, que van desde calamares y gusanos hasta peces y salamandras.
Los análisis de células individuales en el contexto de órganos o tejidos enteros se están volviendo cada vez más importantes en biología. Hasta ahora, un enfoque estándar era cortar tejidos más grandes en capas delgadas, estudiar cada una de estas secciones y luego juntar la información nuevamente en unModelo 3D. Sin embargo, este es un proceso laborioso, y a menudo arroja resultados incompletos. Por ejemplo, las células que componen nuestro sistema nervioso poseen largas extensiones que pueden llegar a todo el cuerpo. Reconstruir tales proyecciones a partir de pequeñas rebanadas es extremadamente desafiante.
Una solución elegante para evitar esto es proporcionada por técnicas de limpieza de tejidos que pueden hacer que los tejidos opacos sean transparentes. Cuando se aplican a tejidos complejos, incluido el cerebro, tales técnicas permiten visualizar células individuales y sus extensiones, permitiendo a los científicos capturar imágenes 3D de célulasy tejidos sin la necesidad de seccionar. Sin embargo, las técnicas de limpieza existentes hasta ahora no fueron optimizadas para eliminar una variedad de pigmentos que están presentes en los tejidos, y que limitan la profundidad con la que se pueden obtener imágenes de estas muestras. Por lo tanto, a pesar del poder de los enfoques de limpieza de tejidos, esencialmente se han restringido a órganos no pigmentados específicos como el cerebro, y a un puñado de especies modelo que han reducido la pigmentación.
En un esfuerzo de equipo, los investigadores de los Laboratorios Max Perutz, la Universidad de Medicina de Viena y la TU Wien Viena y sus colaboradores han desarrollado un nuevo método que combina la eliminación de tejidos con la eliminación de varios tipos de pigmentos, ya que son característicospara la mayoría de los animales. Este nuevo enfoque, denominado "DEEP-Clear", ahora se ha publicado en la revista internacional Avances científicos .
Un juego de herramientas para obtener imágenes de biomoléculas en el sistema nervioso de un amplio panel de especies
Una observación importante que ayudó a desarrollar el nuevo método fue que la combinación de diferentes tratamientos químicos tuvo un efecto sinérgico, lo que permitió una rápida despigmentación y eliminación de tejidos ". Acortar el procesamiento químico preserva la integridad de los tejidos y organismos, de modo que las moléculas yEs más probable que se retengan las estructuras internas de interés ", explica Marko Pende, el desarrollador del método de limpieza, del laboratorio de Hans-Ulrich Dodt en la TU Wien y el Centro de Investigación del Cerebro CBR de la Universidad Médica de Viena., y uno de los primeros autores del estudio. De esta manera, se podrían obtener imágenes de múltiples organismos de diferentes clados, desde moluscos hasta peces óseos y anfibios. "Estos son solo algunos ejemplos. Creemos que el método es aplicable a múltiples organismos.simplemente no se intentó aún ", explica el profesor Hans Ulrich Dodt, autor principal del estudio.
Luego, el equipo exploró sistemáticamente qué tipos de moléculas aún podrían marcarse y detectarse en muestras procesadas con DEEP-Clear, investigando especies que van desde calamares y gusanos hasta peces y salamandras. Este trabajo, realizado en gran parte por el estudiante de doctorado Karim Vadiwala en elEl laboratorio de Florian Raible en los laboratorios Max Perutz demostró que DEEP-Clear era compatible con la detección con una variedad de biomoléculas importantes, lo que permite obtener imágenes de proteínas específicas, marcadores de ADN y ARN en muestras intactas ". Esta versatilidad de DEEP-Clear hace quees una herramienta muy atractiva para explorar una gama de animales para los cuales las técnicas estándar de limpieza de tejidos actualmente no serían suficientes ", explica Karim Vadiwala Max Perutz Labs.
Una vista en 3D del sistema nervioso de animales enteros para explorar la biología de las células madre neurales
Además de su compatibilidad con muchas especies, otra característica atractiva de DEEP-Clear es que la transparencia de los organismos procesados permite obtener imágenes de las escalas: por un lado, el equipo analizó detalles muy pequeños, como los puntos de contacto entre las neuronas,o grupos individuales de células en división. Por otro lado, aprovecharon la última generación de los llamados microscopios de lámina luminosa desarrollados por el laboratorio Dodt, en los que se utiliza luz láser bidimensional para escanear rápidamente una muestra completa, lo que resultaen un modelo tridimensional completo creado en la computadora: "El uso de una lámina de luz muy delgada nos permite superar muchas limitaciones ópticas y nos permite generar imágenes de alta resolución, incluso a partir de muestras de varios milímetros de espesor".dice el diseñador de los microscopios, Dr. Saiedeh Saghafi TU Wien.
La expectativa del equipo es que "DEEP-Clear" servirá para popularizar la limpieza de tejidos, permitiendo a los investigadores de todo el mundo intensificar la investigación molecular y celular en una variedad de especies que exhiben características neurocientíficas muy interesantes, pero poco exploradas. Por ejemplo, gusanos, peces y salamandras pueden regenerar partes de su sistema nervioso central, lo que sugiere que poseen capacidades moleculares que los humanos y otros mamíferos han perdido ". Visualizando las células madre responsables e investigando su composición molecular, o su contribución a la regeneracióntejido, será facilitado en gran medida por DEEP-Clear ", cree el Dr. Florian Raible Max Perutz Labs, quien coordinó el estudio que también involucró a investigadores adicionales en los grupos del Dr. Oleg Simakov Uni Vienna y la Dra. Elly Tanaka Instituto de Patología Molecular.
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Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Viena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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