Neue Methode, um Gewebe transparent zu machen, könnte die Erforschung vieler Krankheiten beschleunigen

Wissenschaftler von Scripps Research haben eine neue Gewebereinigungsmethode vorgestellt, um große biologische Proben transparent zu machen. Die Methode macht es Wissenschaftlern einfacher denn je, gesunde und krankheitsbedingte biologische Prozesse zu visualisieren und zu untersuchen, die in mehreren Organsystemen ablaufen.

Beschrieben in einem Artikel in Naturmethoden am 28. März 2022 und als HYBRiD bezeichnet, kombiniert die neue Methode Elemente der beiden wichtigsten früheren Ansätze zur Gewebereinigungstechnologie und sollte für Anwendungen mit großen Stichproben praktischer und skalierbarer sein als beide.

„Dies ist eine einfache und universelle Gewebereinigungstechnik für Studien an großen Körperteilen oder sogar ganzen Tieren“, sagt der leitende Autor der Studie, Li Ye, Ph.D., Assistenzprofessor für Neurowissenschaften bei Scripps Research.

Bei der Gewebereinigung werden Lösungsmittel verwendet, um Moleküle zu entfernen, die das Gewebe undurchsichtig machen (z. B. Fett), wodurch das Gewebe optisch transparent wird – während die meisten Proteine ​​und Strukturen an Ort und Stelle bleiben. Wissenschaftler verwenden üblicherweise genetisch codierte oder mit Antikörpern verknüpfte fluoreszierende Beacons, um aktive Gene oder andere interessierende Moleküle in einem Labortier zu markieren, und durch Gewebereinigung können diese Beacons im Prinzip auf einmal über das gesamte Tier hinweg abgebildet werden.

Wissenschaftler begannen vor etwa 15 Jahren mit der Entwicklung von Methoden zur Gewebereinigung, hauptsächlich zum Zweck der Verfolgung von Nervenverbindungen innerhalb ganzer Gehirne. Während die Methoden für das Gehirn gut funktionieren, funktionieren sie nicht so gut, wenn sie auf andere Körperteile oder ganze Körper angewendet werden, die schwerer aufzulösende Strukturen enthalten.

Diese Verfahren haben bisher entweder organische Lösungsmittel oder Lösungsmittel auf Wasserbasis verwendet. Erstere arbeiten im Allgemeinen schneller und kraftvoller, neigen jedoch dazu, Fluoreszenzsignale zu verringern. Methoden, die Lösungsmittel auf Wasserbasis verwenden, sind besser in der Erhaltung der Fluoreszenz, aber unpraktisch schwach für die Reinigung von Nicht-Hirngewebe. Außerdem erfordern beide Verfahrensarten beschwerliche, arbeitsintensive Verfahren, bei denen häufig gefährliche Chemikalien verwendet werden.

„Ein gewöhnliches Labor kann diese Methoden im Allgemeinen nicht routinemäßig und in großem Umfang anwenden“, sagt Yu Wang, ein Doktorand im Ye-Labor, der Mitautor der Veröffentlichung war.

Die neue Methode, die von Ye und seinem Team entwickelt wurde, verwendet eine sequentielle Kombination aus organischen Lösungsmitteln und Reinigungsmitteln auf Wasserbasis und verwendet Hydrogele auf Wasserbasis, um die Moleküle im Gewebe zu schützen, die konserviert werden müssen. Es ist oft nicht erforderlich, Lösungsmittel durch die Probe zu pumpen.

„In vielen Fällen können Sie das Ganze einfach in ein Glas geben und es in einem Shaker auf Ihrer Arbeitsfläche aufbewahren, bis es fertig ist“, sagt Co-Erstautorin Victoria Nudell, eine wissenschaftliche Mitarbeiterin im Ye-Labor. „Das macht es praktisch und skalierbar genug für den Routineeinsatz.“

Die Forscher demonstrierten die Einfachheit und Nützlichkeit ihrer neuen Methode in einer Vielzahl von Anwendungen. Dazu gehörte eine Zusammenarbeit mit dem Labor von John Teijaro, Ph.D., außerordentlicher Professor für Immunologie und Mikrobiologie, um erstmals SARS-CoV-2-infizierte Zellen in der ganzen Brust von Mäusen abzubilden – ein Verfahren, dessen Einfachheit, mit Die neue Methode ermöglichte die Durchführung in einer hochgradig biologischen Sicherheitseinrichtung, in der der Zugang zu Geräten streng eingeschränkt ist.

Ye und sein Team arbeiten nun mit ihren wissenschaftlichen Mitarbeitern an mehreren Anwendungen der neuen Methode, einschließlich der Verfolgung von Nervenbahnen im Körper.

„HYBRiD: Hydrogel-verstärktes DISCO zur Reinigung von Säugetierkörpern“ wurde gemeinsam von den Erstautoren Victoria Nudell und Yu Wang sowie von Zhengyuan Pang, Neeraj Lal, Min Huang, Namir Shaabani, Wesam Kanim, John Teijaro, Anton Maximov und Li verfasst Ja, alle von Scripps Research während des Studiums.