211service.com
In de hersenen van fruitvliegjes
Met behulp van optische projectietomografie (OPT) hebben onderzoekers 3D-beelden gemaakt van fruitvlieghersenen in verschillende stadia van degeneratie. Deze beelden zouden op een dag ons begrip van een verscheidenheid aan neurodegeneratieve ziekten bij mensen kunnen verbeteren.
speldenknop: Een 3D-beeld van een fruitvlieg gegenereerd met behulp van optische projectietomografie. Met behulp van deze technologie hoeven wetenschappers de vliegen niet meer met de hand te ontleden om te zien hoe genetische veranderingen het verlies van hersencellen beïnvloeden. Het rood vertegenwoordigt het transparante exoskelet van de vlieg, het groen vertegenwoordigt de anatomische organen en het blauw vertegenwoordigt de genetisch gewijzigde activeringslocaties.
We hopen in de toekomst vragen te beantwoorden over genen en eiwitten die functioneren bij ziekten als Alzheimer en Parkinson, zegt Leeanne McGurk, een promovendus bij de Medische Onderzoeksraad ’s Human Genetics Unit, in Edinburg, Schotland, die aan het project voor de beeldvorming van fruitvliegen werkte.
Fruitvliegen, of drosophila, worden vaak gebruikt om ziekteprogressie te bestuderen omdat hun levensduur van een maand betekent dat ziekten snel vorderen en omdat de vliegen veel van dezelfde genen hebben als mensen. Bovendien produceren leeftijdsgerelateerde defecten in de vliegenhersenen minuscule gaatjes, of neurovacuolen, in een proces dat vergelijkbaar is met het proces dat gezonde menselijke hersenen verandert in de verwarde hersenen van mensen die lijden aan de ziekte van Alzheimer. Maar het ontleden van vliegenhersenen, die slechts ongeveer een millimeter groot zijn, was een moeizaam proces dat het exemplaar vaak beschadigde.
Dus besloot het team OPT te gebruiken om afbeeldingen te maken van de intacte hersenen van vliegen. De techniek was oorspronkelijk ontworpen om afbeeldingen te maken van kleine muisembryo's en is sindsdien gebruikt om volwassen muisweefsel en sommige menselijke embryo's te onderzoeken.
In dit experiment moesten de onderzoekers het insect eerst bleken, omdat het een donker exoskelet heeft waardoor het niet met een normale microscoop kan worden onderzocht. Daarna stopten ze het vliegje in gel en draaiden het langzaam 360 graden terwijl een camera 400 foto's nam.
Die foto's werden omgezet in 3D-afbeeldingen, met behulp van software ook ontwikkeld onder de paraplu van de Medical Research Council, de Britse versie van de National Institutes of Health. De afbeeldingen toonden duidelijk de neurovacuolen die aanwezig zijn in de hersenen van fruitvliegen: vliegen van verschillende leeftijden en genetische samenstellingen leken verschillende stadia van hersendegeneratie te hebben.
Volgens de onderzoekers zouden de hersenbeelden die ze maakten onmogelijk zijn geweest met traditionele technologie. OPT werkt net als een röntgen-CT-scanner, alleen met behulp van licht in plaats van röntgenstralen, zegt James Sharpe, een van de auteurs van het onderzoek en een onderzoeksprofessor aan het Systems Biology Center for Genomic Regulation, in Barcelona, Spanje. Dit in tegenstelling tot traditionele technieken zoals confocale microscopie, waarbij één sectie van een monster tegelijk wordt gescand.
Bij confocale microscopie probeer je je heel scherp op één vlak te concentreren, in een poging informatieve ruis die van boven of van onder komt te minimaliseren, zegt Sharpe. Hij zegt echter dat OPT-beeldvorming visuele informatie van een zo groot mogelijke diepte neemt en vervolgens de rotatie gebruikt om erachter te komen waar de verschillende delen van het beeld zich bevinden. Dit geeft een veel gedetailleerder beeld van het exemplaar. De studie van de fruitvlieghersenen werd onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Openbare Bibliotheek van Wetenschap ONE .
OPT vult ook de lacune in de beeldvorming: van oudsher waren preparaten tussen 1 en 10 millimeter te groot om met een confocale microscoop in beeld te brengen en te klein om in een MRI-scanner te plaatsen. OPT is ook minder duur en kan soms beelden met een hogere resolutie bieden dan een MRI-scanner.
Hoewel je een mens in een MRI-scanner kunt stoppen, heb je die optie gewoon niet met iets veel kleiners, zegt McGurk.
Er zijn natuurlijk beperkingen aan het gebruik van OPT omdat de resolutie afhankelijk is van de transparantie van het monster. Sommige experts op het gebied van hersenbeeldvorming zeggen dat hoewel deze technologie wetenschappers kan helpen de mechanismen van neurodegeneratie te begrijpen, het niet snel zal worden gebruikt in volwassen menselijke hersenen.
Er is heel weinig klinische toepassing hiervoor, omdat het licht door het hoofd zou moeten gaan, zegt Michael Weiner, die in de MRI-scan van de ziekte van Alzheimer en andere ziekten werkt. Universiteit van Californië San Francisco Medisch Centrum . Ik denk dat het een techniek is die nog verder ontwikkeld moet worden [voordat ze gebruikt kan worden] voor menselijke toepassingen.
Sharpe zegt dat het team al werkt aan manieren om de resolutie en het contrast te verbeteren.