Nová technika zaznamenává aktivitu téměř každé buňky v živém organismu

Vědci z HHMI Janelia Research Campus vyvinuli techniku, která dokáže simultánně zaznamenávat komunikační signály v reálném čase z téměř každé buňky živého obratlovce. Jde o prvenství v biologii, které nabízí bezprecedentní pohled na to, jak orgány a systémy těla spolupracují v reálném čase.

Nový způsob, jak naslouchat tělu

Metodu nazvanou WHOLISTIC (WHole Organism Live Imaging System for recording Tissue and IntraCellular activity) vyvinula Virginie Ruetten, postdoktorandka v laboratoři vedoucího skupiny Misha Ahrense z Janelia, a ve středu ji publikovala v časopise Nature. Sledováním vápníkových signálů, což je molekulární měna, kterou buňky používají ke komunikaci se sousedy, systém zachycuje buněčnou aktivitu v kardiovaskulárním, trávicím a nervovém systému larvy zebřičky najednou.eurekalert+2

Technika staví na více než desetileté práci laboratoře Ahrens Lab, která byla průkopníkem metod pro zobrazování vápníkových signálů v celém mozku larvy zebřičky. WHOLISTIC rozšiřuje tento přístup na celé tělo pomocí vysokorychlostního volumetrického fluorescenčního zobrazování a výpočetních nástrojů pro sledování a sladění signálů napříč tkáněmi a typy buněk.phys

"Tato práce propojuje dvě základní měřítka biologie, buňku a organismus, takže nyní můžeme tuto mezeru v pozorovatelnosti vyplnit," uvedla Ruetten.eurekalert+1

Prvotní objevy

Metoda již přinesla výsledky, včetně zjištění, že mozkový kmen řídí přesměrování průtoku krve ze střev do mozku a svalů během podmínek s nízkým obsahem kyslíku. Vědci také pozorovali oscilace aktivity podél míchy vycházející z ependymálních buněk během období motorického klidu, což naznačuje, že tyto buňky mohou hrát roli ve spánku. Systém dále odhalil, že ketamin stimuluje mozkové pleny spolu s neurony, a identifikoval chondrocyty, hlavní buňky v chrupavce, jako buňky reagující na chlad.phys

"Víme, že evoluce vytvořila fungující organismy, ale evoluci nezáleželo na tom, zda bylo rozhodnutí implementováno v prefrontální kůře mozku nebo ve spojení mezi mozkovým kmenem a močovým měchýřem," řekl Ahrens.hhmi+1

Pohled do budoucna

Tým, jehož součástí byli spolupracovníci z University College London, Virginia Tech a univerzity Tsinghua, nyní přizpůsobuje metodu pro použití u ryb Danionella, které zůstávají průhledné po celý život, což umožňuje studium komplexnějšího chování. Mikroskop, který metoda využívá, je běžně k nalezení v biologických laboratořích a výpočetní nástroje jsou open source, což činí přístup dostupným pro vědce po celém světě.hhmi+2

"Nakonec už neexistují žádné skryté části a v tu chvíli si myslím, že máme šanci na skutečné, úplné pochopení," dodal Ahrens.phys