Биологические исследования станут проще с прозрачными тканями

Источник: Physorg

Наши знания о биологии и медицине во многом ограничены нашей способностью видеть те или иные вещи. Исследователи часто сталкиваются с тем, что они не могут заглянуть внутрь организма и выяснить, какая именно проблема возникла и когда. Теперь, благодаря методике, разработанной в Калифорнийском технологическом институте (США), ученые могут видеть сквозь ткани, органы и даже все тело. Технология может стать основой совершенно новых медицинских диагностических процедур. Как отмечает руководитель исследования доцент Вивиана Грэдинару, большие объемы тканей не являются оптически прозрачными из-за липидов. Липиды обеспечивают структурную устойчивость клеток, но они же не позволяют свету проходить насквозь. Так что если ученым необходимо рассмотреть отдельные клетки в большом объеме тканей (к примеру, в образце биопсии человека), им приходится нарезать ткани на тонкие слои, рассматривать каждый слой с помощью микроскопа, и накладывать изображения друг на друга с помощью компьютерных программ. Это очень трудоемкий процесс, чреватый ошибками.

Команда г-жи Грэдинару нашла способ обойтись без этого длительного процесса. Если ткани, органы или все тело можно сделать прозрачным для света, трехмерные фотографии отдельных клеток можно получить с помощью стандартных оптических методов, таких, как конфокальная микроскопия. Новая технология основана на методе CLARITY, разработанном командой ранее для создания прозрачных образцов мозга мышей. Метод CLARITY представляет собой вливание в мозг грызунов жидкости, содержащей растворяющие липиды вещества (детергенты) и гидрогель (полимерный гель на водной основе). Детергенты растворяют липиды, а гидрогель обеспечивает структурную поддержку клеток, оставляя их трехмерную архитектуру неизменной и доступной для исследований. Теперь г-жа Грэдинару и ее коллеги оптимизировали методику CLARITY, чтобы использовать ее не только для образцов мозга, но и для других органов и даже целых организмов.

Используя собственную сеть кровеносных сосудов организма, ученые добились быстрой доставки растворяющей липиды жидкости и гидрогеля по всему телу. Технология была названа PARS (perfusion-assisted agent release in situ, доставка агента на место при помощи перфузии). После того, как весь организм становится прозрачным, стандартные методы микроскопии можно использовать, чтобы просмотреть отдельные клетки, отмеченные генетически введенными флуоресцирующими белками. Но даже без флуоресцентных белков, метод PARS может быть использован для доставки красителей в отдельные типы клеток, представляющих интерес. Когда прозрачность всего организма не является необходимой, возможно краткосрочное применение технологии PACT (passive clarity technique, пассивная технология прозрачности) для отдельных органов.

Чтобы узнать, не удаляются ли при растворении липидов другие, потенциально важные молекула (белки, РНК, ДНК) г-жа Грэдинару сотрудничала с ассистентом профессора химии Лонг Кай. Исследование показало, что нити РНК после обработки все еще присутствуют, и могут быть обнаружены в клетках прозрачных организмов с разрешением одиночных молекул. Ученые отмечают, что технологии PACT и PARS могут стать исследовательскими инструментами для изучения заболеваний и развития различных организмов. Но уже сейчас методики нашли и диагностическое медицинское применение. Используя методы для просмотра образцов биопсии пациентов с раком кожи, исследователи смогли просмотреть распределение отдельных опухолевых клеток внутри массы тканей. По словам г-жи Грэдинару, методы PACT и PARS могут широко применяться в клинической практике для быстрого обнаружения раковых клеток в образцах биопсии.