Революционная технология, позволившая ученым получать уникальные красочные изображения бесчисленных связей в мозгу и нервной системе, скоро получит значительное обновление.
Группа исследователей из Гарварда во главе с Джошуа Сэйнсом, Джеффом К. Тарр, профессор молекулярной и клеточной биологии, и Пол Дж. Директор семьи Финнеган, Центр исследований мозга, и Джефф Лихтман, Джереми Р. Ноулз, профессор молекулярной и клеточной биологии, и Сантьяго Рамон-и-Кахаль, профессор искусств и наук, внесли множество технических улучшений в "Brainbow" техника визуализации. Их работа описана в статье от 5 мая в Nature Methods.
Впервые описанная в 2007 году, система объединяет три флуоресцентных белка – красный, синий и зеленый – для маркировки различных клеток до 90 цветов. Изучая полученные изображения, исследователи смогли начать понимать, как связаны между собой миллионы нейронов мозга.
"”Brainbow” генерировал прекрасные изображения, которых мы никогда не могли получить раньше, но в некоторых отношениях это было сложно," сказал Санес, который также является директором Центра исследований мозга.
"Эти модификации направлены на преодоление некоторых из наиболее проблемных особенностей исходных генетических конструкций," Лихтман сказал. "Ведущий автор Давен Кай (Dawen Cai), научный сотрудник нашей лаборатории, упорно и творчески работал над поиском способов сделать цвета «Brainbow» ярче, разнообразнее и пригодными для использования в ситуациях, когда исходные генные конструкции было трудно реализовать. Наш первый взгляд на этих животных показывает, что эти улучшения просто фантастические."
Клетки мозжечка мыши имеют множество цветов, включая красный, розовый, желтый, зеленый, голубой, синий и коричневый.
По словам Санеса, среди проблем, с которыми столкнулись исследователи, использующие оригинальный метод, была вероятность того, что одни окрашенные белки будут обесцвечиваться быстрее, чем другие.
"Если один цвет обесцвечивается быстрее, чем другие, вы начинаете с «мозгового лука», но к тому времени, когда вы закончите визуализацию, у вас может быть просто «синий лук», потому что красный и желтый отбеливаются слишком быстро," он сказал.
Санес сказал, что некоторые цвета также были слишком тусклыми, вызывая проблемы в процессе визуализации, в то время как в других случаях белок не заполнял весь нейрон достаточно равномерно, или в изображении было переизбыток определенного цвета.
"Мы решили сделать следующее поколение Brainbow," Санес сказал. "Мы систематически занимаемся этими проблемами. Мы изучили целый ряд флуоресцентных белков, чтобы найти те, которые были самыми яркими и не отбеливали бы так сильно, и разработали новые трансгенные методы, чтобы избежать преобладания определенного цвета."
Исследователи также изучили новые способы создания "Brainbow" изображения, в том числе с использованием вирусов для введения флуоресцентных белков в клетки.
По словам Санеса, преимущество новой техники заключается в том, что она дает исследователям возможность воздействовать на определенные части мозга и лучше понимать, как нейроны излучают, чтобы соединиться с другими областями мозга. В конечном итоге, по его словам, он надеется, что другие исследователи смогут применить методы, изложенные в статье, так же, как они расширили первую "Brainbow" метод.
"Люди адаптировали этот метод для изучения ряда интересных вопросов в других тканях, чтобы изучить клеточные отношения и клеточные клоны в клетках почек и кожи," он сказал. "Он также использовался для исследования нервной системы у таких животных, как рыбки данио и C. elegans. Думаю, с этими новыми инструментами мы сделали следующий шаг."