Två nyutvecklade metoder kommer att hjälpa forskare att studera 3D-strukturen av komplexa ytor och individuella neuroner bättre än någonsin tidigare. Sebastian Munck och Natalia Gunko, två sakkunniga teknologer vid VIB-KU Leuven, rapportera nya avbildningsprotokoll som kommer att främja neurovetenskap och (bio)avbildning i allmänhet.

Den biotekniska FoU-sektorn frodas i Flandern, och detta är inte en liten del på grund av närvaron av mycket teknisk utveckling och know-how, gör det möjligt för forskare att skapa en väg mot nya insikter och terapier. Den här månaden, två kollegor vid VIB och KU Leuven rapporterar om nya sätt att studera 3D-ytor och 3D-ultrastrukturen hos hjärnceller.

Från Lego till flugor:NÄSTAN tillåter oöverträffad 3-D ytavbildning

Den senaste utvecklingen inom 3D-mikroskopi har revolutionerat biomedicinsk forskning genom att möjliggöra avbildning av hela modellorganismer som zebrafisk- och fruktfluglarver samt rensade musembryon och -organ. I många fall, dock, detta kräver att ett prov görs transparent med kemiska "clearing"-metoder, säger ljusmikroskopiexperten Sebastian Munck (VIB-KU Leuven):"Renningsmetoder är tidskrävande och kan inte tillämpas på alla typer av prover. Dessutom, om du vill studera ytmorfologi eller färg, optisk clearing är kontraproduktivt."

Det är därför Munck och hans team utvecklade NÄSTAN, en optisk metod för 3D ytavbildning av reflekterande ogenomskinliga föremål. Munck:"NÄSTAN står för 'en etikettfri multicolor optisk yttomografi'-metod. Den ger en 3-D ytrekonstruktion av icke-transparenta prover, inklusive information om dess färg och reflekterande egenskaper."

Munck tror att många forskningsfält kommer att dra nytta av detta enkla sätt att dokumentera och kvantifiera 3D-ytor, som NÄSTAN kan appliceras på både biologiska och icke-biologiska prover:"Förmågan att registrera ytan på ett medelstort föremål i 3D öppnar perspektiv för digitala förvar av zoologiska och botaniska samlingar och möjliggör en länk till 3D-utskrift av dessa objekt. Från pigmentanalys till virtuell verklighet, eller till och med konst, möjligheterna är oändliga." Forskarna illustrerar detta snyggt genom att avbilda inte bara biologiska prover som fruktflugor och frökottar, men även legofigurer.

Från silver till guld:optimering av en sekelgammal metod för att studera neuroner mer i detalj

I slutet av 1800-talet, Camillo Golgi utvecklade en metod för att färga de långa utsprången av enskilda hjärnceller i vad han kallade "den svarta reaktionen". Nu kallad Golgi-metoden, Protokollet har förfinats under åren och visat sig vara avgörande för många banbrytande framsteg inom neurobiologi. Ändå, det har också några viktiga nackdelar, enligt Natalia Gunko (VIB-KU Leuven):"Golgi-färgningstekniker används fortfarande i stor utsträckning inom forskning och klinisk diagnostik, men de är oförenliga med ytterligare studier av den subcellulära arkitekturen hos neuroner med elektronmikroskopi på grund av bildandet av stora, elektrontäta silveravlagringar som maskerar ultrastrukturella detaljer."

För att lösa det här problemet, Gunko och hennes team anpassade Golgi-metoden för elektronmikroskopi genom att ersätta silversalter med guldsalter, vilket resulterar i mycket mindre partiklar som ofta deponeras i nervcellers periferi.

"Det är den första framgångsrika användningen av en Golgi-baserad färgningsteknik för att spåra nervceller över hela deras längd, bevara de ultrastrukturella detaljerna, säger Gunko, som omedelbart tillämpade tekniken för att studera neuronal ultrastruktur i en Alzheimers sjukdomsmodell.

"Vi kombinerade Golgi-färgningen med fluorescerande märkning och vävnadsrensning för att visualisera rumsliga relationer mellan hela neuroner och amyloidplack i hjärnprover av en Alzheimers musmodell." Detta är bara ett exempel på användningen av den nya metoden inom grundläggande neurovetenskap och studiet av neuronal morfologi vid hjärnsjukdomar.