Investigadores del Instituto de Ciencias del Cerebro RIKEN en Japón han desarrollado una nueva técnica para crear tejido transparente que se puede utilizar para iluminar la anatomía del cerebro en 3D a resoluciones muy altas. Publicado en Neurociencia de la naturaleza , el trabajo muestra la nueva tecnología y su importancia práctica en la ciencia clínica al mostrar cómo ha proporcionado nuevos conocimientos sobre las placas de la enfermedad de Alzheimer.
"La utilidad de las técnicas de limpieza óptica se puede medir por su capacidad de recopilar información estructural 3D precisa que no se puede lograr fácilmente a través de métodos 2D tradicionales", explica el científico principal Atsushi Miyawaki. "Aquí, logramos este objetivo utilizando un nuevo procedimiento,y datos recopilados que pueden resolver varios problemas actuales relacionados con la patología de la enfermedad de Alzheimer. Si bien la visión de rayos X de Superman es solo una cuestión de cómics, nuestro método, llamado Sca l eS, es una forma real y práctica de ver a través del tejido cerebral y corporal ".
En los últimos años, la generación de tejido transparente, un proceso llamado limpieza óptica, se ha convertido en un objetivo para muchos investigadores en ciencias de la vida debido a su potencial para revelar detalles estructurales complejos de nuestros cuerpos, órganos y células, ambossano y enfermo: cuando se combina con técnicas avanzadas de imagen de microscopía. Los métodos anteriores eran limitados porque el proceso de transparencia en sí mismo puede dañar las estructuras en estudio.
La receta original informada por el equipo de Miyawaki en 2011, denominada Escala, era una solución acuosa a base de urea que padecía este mismo problema. El equipo de investigación pasó 5 años mejorando la efectividad de la receta original para superar este desafío crítico, y el resultado es Sca l eS, una nueva técnica con muchas aplicaciones prácticas.
"El ingrediente clave de nuestra nueva fórmula es el sorbitol, un alcohol de azúcar común", revela Miyawaki. "Al combinar el sorbitol en la proporción correcta con la urea, podríamos crear cerebros transparentes con un daño mínimo en los tejidos, que pueden manejar tanto fluorescentes como inmunohistoquímicostécnicas de etiquetado, e incluso es efectivo en animales mayores "
La nueva técnica crea muestras de cerebro transparentes que se pueden almacenar en Sca l solución eS durante más de un año sin daños. Las estructuras internas mantienen su forma original y los cerebros son lo suficientemente firmes como para permitir el corte en micras de espesor necesario para análisis más detallados.
"El verdadero desafío con la limpieza óptica está en el nivel microscópico", dijo Miyawaki, "además de permitir que el tejido sea visible mediante microscopía óptica, una solución práctica también debe garantizar la preservación precisa del tejido para una microscopía electrónica efectiva"
En estas pruebas, Sca l eS pasó con gran éxito, proporcionando una combinación óptima de tejido despejado y señales fluorescentes, y Miyawaki cree que la calidad y la preservación de las estructuras celulares vistas por microscopía electrónica no tiene paralelo.
El equipo ha ideado varias variaciones de la técnica de Escala que se pueden usar juntas. Combinando Escala l eS con AbSca l e - una variación para inmunomarcaje - y ChemSca l e - una variación para compuestos químicos fluorescentes - generaron imágenes en 3D de alta resolución de múltiples colores de placas beta amiloides en ratones mayores a partir de un modelo de ratón genético de la enfermedad de Alzheimer desarrollado en el RIKEN BSI por el equipo de Takaomi Saido.
Después de mostrar cómo Sca l el tratamiento con EE puede preservar el tejido, los investigadores pusieron en práctica la técnica al visualizar en 3D las misteriosas placas "difusas" que se ven en los cerebros post mortem de pacientes con enfermedad de Alzheimer que generalmente son indetectables usando imágenes en 2D. Contrariamente a las suposiciones actuales, lo difusoLas placas demostraron no estar aisladas, pero mostraron una amplia asociación con la microglia células móviles que rodean y protegen las neuronas.
Otro ejemplo de Sca l la aplicación práctica de eS provino del examen de las posiciones 3D de las células microgliales activas y las placas beta amiloides. Si bien algunos científicos sugieren que las células microgliales activas se encuentran cerca de las placas, una reconstrucción 3D detallada y un análisis usando Sca l la eliminación de eS mostró que la asociación con las células microgliales activas ocurre temprano en el desarrollo de la placa, pero no en las etapas posteriores de la enfermedad después de que las placas se hayan acumulado.
"Limpieza de tejido con Sca l eS seguido de microscopía 3D tiene claras ventajas sobre la estereología 2D o la inmunohistoquímica ", afirma Miyawaki." Nuestra técnica será útil no solo para visualizar placas en la enfermedad de Alzheimer, sino también para examinar circuitos neuronales normales y señalar cambios estructurales que caracterizan a otros cerebrosenfermedades "
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Materiales proporcionado por RIKEN . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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