חוקרים ASU לפתח טכניקה מיקרוסקופית חדשה לחקור תאים בודדים

Published on January 25, 2011 at 5:58 AM

למרות התחכום ואת מגוון של שיטות מיקרוסקופיה העכשווית, רבים תופעות ביולוגיות חשובות עדיין להתחמק הדיוק של אף כלי רגיש ביותר.

הצורך בשיטות הדמיה מעודן עבור מחקר בסיסי ויישומי ביו הקשורים בחקר המחלה נותר חריפה.

Nongjian (ניו ג'רזי) טאו ועמיתיו במכון Biodesign באוניברסיטת אריזונה יש חלוץ טכניקה חדשה המסוגלת מציץ לתוך תאים בודדים תהליכים תאיים אפילו בבהירות חסרת תקדים. השיטה, המכונה מיקרוסקופיה עכבה אלקטרוכימיים (EIM) ניתן להשתמש כדי לחקור את תכונות מהותיות של חשיבות רבה למחקר בסיסי ויישומי, כולל הידבקות התא, מוות של תאים (או אפופטוזיס) ו-electroporation תהליך זה יכול לשמש כדי להציג את ה-DNA או תרופות לתוך התאים.

כלי זה החקירה החדש צפוי לנגוס מחקר משמעותי, שיפור גילוי תרופות למחלות כמו סרטן, לקדם את המחקר של תא הפתוגן אינטראקציות המארח, וזיקוק ניתוח של התמיינות בתאי גזע.

המחקר של הקבוצה מופיע בגיליון של היום לכימיה העת Nature.

כמו טאו מסביר, השיטה מתבססת על היתרונות של הטכנולוגיה הקיימת עוצמה המכונה עכבה אלקטרוכימיים ספקטרוסקופיה (EIS). הנה, מתח AC מוחל על אלקטרודה והתגובה הנוכחית נמדד כשינוי עכבה. (אימפדנס מוגדר התנגדות הנוכחי לסירוגין ומרחיב את הרעיון של ההתנגדות החשמלית על מעגלים AC).

בנוסף המתיר התבוננות, דנ"א וחלבונים, וירוסים וחיידקים, EIS מאפשר תופעות עדינים אחרים המתרחשים על פני השטח של האלקטרודה להיות צילמו, כולל אירועים מחייב מולקולרית. שינויים בשיטת EIS יושמו במחקר של תהליכים תאיים אחרים, כולל הפצת התא, הדבקה הרעלים, הפלישה וניידות.

אטרקציה נוספת של הטכניקה היא שבניגוד דימות פלואורסצנטי, EIS היא כביכול ללא תווית הטכנולוגיה, מה שהופך אותו פולשני המדגם תחת מחקר. אין תיוג חלקיקים פלורסנט או צבעים, אשר לעתים קרובות יכול להפריע לתפקוד נורמלי, הם הסלולר הנדרש.

EIS אך יש אחד העקב אכילס הוא לא יכול לספק רזולוציה מרחבית טובה. כמו טאו מסביר "הטכנולוגיה שלנו מספקת רזולוציה מרחבית גבוהה, כך שניתן התמונה המחקר תאים בודדים ותהליכים subcellular, ואת לזהות anayze ביומולקולות בפורמט צפיפות גבוהה microarray".

קבלת ברזולוציה מרחבית טובה דרך EIS קונבנציונלי היה גם לדרוש את השימוש של אלקטרודות על פני מספר רב של ניטור להיחקר, או אלקטרודה יחידה מכנית סריקות על פני השטח. שתי האסטרטגיות הללו יש מגבלות רציניות ההופכות אותם מעשי. טאו וחבריו נקטו בגישה שונה, המשלבת EIS עם טכנולוגיה אחרת הדמיה חזקים המבוססים על משטח plasmon תהודה.

Plasmon משטח תהודה או SPR הדמיה היא תהליך זיהוי אופטי. תחת התנאים המתאימים, אור מקוטב בולט שכבה דקה של זהב, תגרום אלקטרונים חופשיים לקלוט את האור חלקיקים האירוע, ובתרגומם משטח plasmon גל, אשר מתפשטת על פני השטח של שכבת זהב, כמו גל על ​​פני המים. הפרעות של הגל הזה עדין על ידי מולקולות מטרה לגרום שינויים במאפייני רעיוני של אור על האירוע. שינויים אלו ניתן להקליט מתורגם לתמונה.

שימוש SPR, אירועים בו זמנית על כל פני השטח של biochip ניתן ללמוד בזמן אמת, ללא צורך אלקטרודות מרובים. השיטה שפותחה על ידי טאו, הידועה בשם מיקרוסקופיה עכבה אלקטרוכימיים (EIM) - שונה EIS קונבנציונאלי שזה לא למדוד הנוכחי, אלא משתמשת plasmon תהודה לזהות שינויים עכבה אופטית, דרמטי שיפור ברזולוציה מרחבית של תכונות ציין. בנוסף התמונה EIM, הטכניקה החדשה מייצרת אופטיים בו זמנית הדמיה SPR, המספק מידע משלים שימושי.

EIM מאפשר רזולוציה תת מיקרון המרחבי של תופעות ביולוגיות. שני תהליכים בתא בפרט נצפו במחקר הנוכחי: אפופטוזיס ו electroporation. שתי תופעות אלה דורשים לא רק ברזולוציה מרחבית טובה, אבל את היכולת לעקוב אחר המשתנה במהירות לאירועים בזמן אמת EIM משהו מצטיינת בבית, באמצעות מצלמת וידאו כדי לתעד אירועים מיוחדים סלולרית מהירה.

אפופטוזיס או מוות של תאים הוא בעל משמעות מחקר ביקורתי. זהו מרכיב מרכזי הומאוסטזיס ורקמות / איבר פיתוח. הבנה טובה יותר של מנגנוני הסלולר של אפופטוזיס הוא גם קריטי עבור חקר הסרטן, ועל העיצוב של טיפולים בסרטן, אשר לעתים קרובות בניסיון לעורר אפופטוזיס של תאים ממאירים.

טאו המושרה קבוצתו התא למוות בתאי סרטן צוואר הרחם באמצעות יישום של שתי מולקולות: MG132 ו-TRAIL ליגנד אפופטוזיס וישכנע. EIM הדמיה הניבה מידע מפורט של שלבי רצופים של אפופטוזיס, הכוללים מתכווץ עיבוי הסלולר בעקבות הפיצול של החומר הגרעיני התפוררות הסופי של התאים, עם SPR ודמיון EIM אספקת תיעוד משלים האירועים. כפי שמציין טאו, לפני המחקר הזה, מידע מפורט כזה הוא בר השגה רק באמצעות מכתים פלורסנט או במיקרוסקופ אלקטרונים.

Electroporation נצפתה גם דרך EIM. כאן, דופק מתח חשמלי לתא, גורמת עלייה פתאומית הממברנה מוליכות וחדירות פלזמה של התא. טכניקה זו ערך ניתן להוסיף בדיקה מולקולרית כדי לפקח על הפנים של התא, או להכניס לתא שינוי התרופה או קטע של קידוד הדנ"א. שוב, מידע משלימים הניתנים על ידי אופטי, SPR ו EIM בשילוב לתת תמונה יותר מלאה יותר של התהליך הזה, עם תמונות EIM לחשוף את השינויים הדרמטיים ביותר לאורך זמן. "אנו נרגשים על ידי הפוטנציאל שלה מיפוי פעילויות מקומיות של תהליכים celluar רבים, כגון פעילויות ערוץ יונים סמים תא אינטראקציות".

המשך העבודה יהיה לעדן את זה ללא תווית, טכניקה לא פולשנית מיקרוסקופיה, המציע תובנות חדשות אירועים הסלולר חמקמק בעבר.

מקור: http://www.asu.edu/

Last Update: 5. October 2011 18:44

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit