211service.com
Inuti fruktflugornas hjärnor
Med hjälp av optisk projektionstomografi (OPT) har forskare tagit fram 3D-bilder av fruktflugans hjärnor i olika stadier av degeneration. Dessa bilder kan en dag förbättra vår förståelse av en mängd olika neurodegenerativa sjukdomar hos människor.
Pinhead: En 3D-bild av en fruktfluga genererad med optisk projektionstomografi. Genom att använda denna teknik behöver forskare inte längre dissekera flugorna för hand för att observera hur genetiska förändringar påverkar förlusten av hjärnceller. Den röda representerar flugans genomskinliga exoskelett, den gröna representerar de anatomiska organen och den blå representerar de genetiskt förändrade aktiveringsplatserna.
Vi hoppas i framtiden kunna svara på frågor om gener och proteiner som fungerar i sjukdomar som Alzheimers och Parkinsons, säger Leeanne McGurk, doktorand med Medicinska forskningsrådet 's Human Genetics Unit, i Edinburg, Skottland, som arbetade med avbildningsprojektet för fruktflugor.
Fruktflugor, eller drosophila, används ofta för att studera sjukdomsprogression eftersom deras månadslånga livslängd gör att sjukdomar fortskrider och eftersom flugorna har många av samma gener som människor. Dessutom producerar åldersrelaterade defekter i flughjärnorna små hål, eller neurovakuoler, i en process som liknar den som förvandlar friska mänskliga hjärnor till trassliga hjärnor hos människor som lider av Alzheimers sjukdom. Men att dissekera flughjärnor, som bara är cirka en millimeter i diameter, var en mödosam process som ofta skadade provet.
Så teamet bestämde sig för att använda OPT för att skapa bilder av flugornas intakta hjärnor. Tekniken hade ursprungligen utformats för att skapa bilder av små musembryon, och den har sedan dess använts för att undersöka vuxen musvävnad och vissa mänskliga embryon.
I det här experimentet fick forskarna först bleka insekten, eftersom den har ett mörkt exoskelett som gör att den inte kan undersökas med ett vanligt mikroskop. Sedan bäddade de in den lilla flugan i gel och roterade den långsamt 360 grader när en kamera tog 400 bilder.
Dessa bilder omvandlades till 3D-bilder med hjälp av programvara utvecklades också under paraplyet av Medical Research Council, Storbritanniens version av National Institutes of Health. Bilderna visade tydligt de neurovakuoler som fanns i fruktflugans hjärnor: flugor i olika åldrar och genetisk sammansättning verkade ha olika stadier av hjärndegeneration.
Enligt forskarna skulle de hjärnbilder de skapade ha varit omöjliga med traditionell teknik. OPT fungerar precis som en röntgen-CT-skanner och använder bara ljus istället för röntgenstrålar, säger James Sharpe, en av studiens författare och en forskningsprofessor vid Systems Biology Center for Genomic Regulation, i Barcelona, Spanien. Detta i motsats till traditionella tekniker som konfokalmikroskopi, som skannar en sektion av ett prov i taget.
I konfokalmikroskopi försöker man fokusera väldigt skarpt på ett plan och försöka minimera informationsbrus som kommer uppifrån eller under, säger Sharpe. Men, säger han, OPT-avbildning tar visuell information från ett så stort djup som möjligt och använder sedan rotationen för att ta reda på var de olika delarna av bilden ligger. Detta ger en mycket mer detaljerad bild av exemplaret. De studie av fruktflugans hjärnor publicerades nyligen i tidskriften Public Library of Science ONE .
OPT fyller också i avbildningsgapet: traditionellt var prover mellan 1 och 10 millimeter för stora för att avbildas med ett konfokalmikroskop och för små för att placeras i en MRI-skanner. OPT är också billigare och kan ibland erbjuda bilder med högre upplösning än en MRI-skanner.
Även om du kan sätta en människa i en MRI-skanner, har du bara inte det alternativet med något mycket mindre, säger McGurk.
Det finns naturligtvis begränsningar för användningen av OPT eftersom upplösningen är beroende av provets transparens. Vissa experter på hjärnavbildning säger att även om denna teknik kan hjälpa forskare att förstå mekanismerna för neurodegeneration, kommer den inte att användas i vuxna mänskliga hjärnor när som helst snart.
Det finns väldigt lite klinisk tillämpning av detta, eftersom ljuset skulle behöva gå genom huvudet, säger Michael Weiner, som arbetar med MRT-avbildning av Alzheimers och andra sjukdomar på University of California San Francisco Medical Center . Jag tror att det är en teknik som behöver vidareutvecklas [innan den kan användas] för mänskliga tillämpningar.
Sharpe säger att teamet redan arbetar på sätt att förbättra upplösningen och kontrasten.