Nauja technika fiksuoja beveik kiekvienos ląstelės veiklą gyvame organizme

HHMI Janelia Research Campus mokslininkai sukūrė techniką, galinčią vienu metu įrašyti realaus laiko komunikacijos signalus iš beveik kiekvienos gyvo stuburinio ląstelės. Tai pirmas toks pasiekimas biologijoje, suteikiantis precedento neturintį vaizdą apie tai, kaip organizmo organai ir sistemos koordinuoja veiklą realiuoju laiku.

Naujas būdas klausytis organizmo

Metodą, pavadintą WHOLISTIC (WHole Organism Live Imaging System for recording Tissue and IntraCellular activity), sukūrė Virginie Ruetten, Janelia vyresniojo grupės vadovo Misha Ahrenso laboratorijos podoktorantūros tyrėja, o trečiadienį jis buvo paskelbtas žurnale Nature. Stebint kalcio signalus, kurie yra molekulinė valiuta, naudojama ląstelių bendravimui su kaimyninėmis ląstelėmis, sistema vienu metu fiksuoja zebrinės danijos lervos širdies ir kraujagyslių, virškinimo bei nervų sistemų ląstelių veiklą.eurekalert+2

Ši technika remiasi daugiau nei dešimtmetį trukusiu Ahrenso laboratorijos darbu, kurios metu buvo sukurtas metodas kalcio signalams visose zebrinės danijos lervos smegenyse vaizduoti. WHOLISTIC išplečia šį požiūrį į visą kūną, naudodama didelės spartos tūrinį fluorescencinį vaizdinimą ir skaičiavimo įrankius signalams tarp audinių ir ląstelių tipų sekti bei suderinti.phys

"Šis darbas sujungia du fundamentalius biologijos mastelius, ląstelę ir organizmą, todėl dabar galime užpildyti šią stebėjimo spragą," teigė Ruetten.eurekalert+1

Ankstyvieji atradimai

Metodas jau davė rezultatų, įskaitant atradimą, kad smegenų kamienas kontroliuoja kraujotakos nukreipimą iš žarnyno į smegenis ir raumenis esant deguonies trūkumui. Tyrėjai taip pat stebėjo judančius aktyvumo svyravimus išilgai nugaros smegenų, kylančius iš ependimos ląstelių motorinės ramybės periodais, o tai rodo, kad šios ląstelės gali atlikti vaidmenį miego metu. Sistema taip pat atskleidė, kad ketaminas stimuliuoja smegenų dangalus kartu su neuronais, ir identifikavo chondrocitus, pagrindines kremzlės ląsteles, kaip reaguojančias į šaltį.phys

"Mes žinome, kad evoliucija sukūrė veikiančius organizmus, tačiau evoliucijai nerūpėjo, ar sprendimas buvo įgyvendintas smegenų prefrontalinėje žievėje, ar ryšyje tarp smegenų kamieno ir šlapimo pūslės," sakė Ahrensas.hhmi+1

Žvilgsnis į ateitį

Komanda, kurioje dalyvavo bendradarbiai iš University College London, Virginia Tech ir Tsinghua universiteto, dabar pritaiko šį metodą Danionella žuvims, kurios išlieka skaidrios visą savo gyvenimą, taip sudarydama sąlygas tirti sudėtingesnį elgesį. Mikroskopas, kurį naudoja šis metodas, yra dažnai randamas biologijos laboratorijose, o skaičiavimo įrankiai yra atviro kodo, todėl šis metodas prieinamas tyrėjams visame pasaulyje.hhmi+2

"Galiausiai nebėra jokių paslėptų dalių, ir manau, kad tokiu atveju turime galimybę pasiekti tikrą, visišką supratimą," sakė Ahrensas.phys