Neuroscience News logo for mobile.

صورة عالية الدقة لشبكية العين تكشف عن تفاصيل مذهلة

ملخص: طور الباحثون تقنية تصوير جديدة لتصور عشرات البروتينات في قسم من الأنسجة الرقيقة بدقة عالية باستخدام الفحص المجهري الفلوري.

أتاحت هذه التقنية للباحثين رسم خريطة لتطور أعضاء الشبكية البشرية بدقة عالية من حيث الزمان والمكان ، مما يوفر نظرة ثاقبة حول كيفية تشكل الأنسجة السليمة وتطوير سلسلة زمنية تصور التطور الكامل لأعضاء الشبكية على مدار 39 أسبوعًا.

يهدف الباحثون إلى تطبيق هذا النهج على أنواع الأنسجة الأخرى ، مثل الدماغ البشري وأنسجة الورم المختلفة ، من خلال إنشاء أطلس يوفر معلومات عن تطور الأعضاء والأنسجة البشرية.

يسلط الضوء:

  1. يقوم الباحثون بتطوير أطلس لرسم خرائط للجينات والبروتينات الموجودة في الأنسجة والأعضاء البشرية لمعرفة المزيد عن تطورها وأمراضها.
  2. استخدم الباحثون تقنية تصوير جديدة تسمى التصوير المناعي غير المباشر التكراري (4i) لتصور عشرات البروتينات في أقسام الأنسجة الرقيقة بدقة عالية باستخدام الفحص المجهري الفلوري.
  3. طبقوا هذه الطريقة على العضيات الشبكية البشرية وأنشأوا سلسلة زمنية من الصور والمعلومات الجينية تصور التطور الكامل لعضوية الشبكية على مدى 39 أسبوعًا.

مصدر: ETH زيورخ

ما هي أنواع الخلايا الموجودة في الأنسجة البشرية وأين؟ ما هي الجينات النشطة في الخلايا الفردية وما هي البروتينات الموجودة؟

يجب تقديم الإجابات على هذه الأسئلة والعديد من الأسئلة الأخرى من خلال أطلس متخصص – لا سيما كيفية تكوين الأنسجة المختلفة أثناء التطور الجنيني وما الذي يسبب المرض.

من خلال إنشاء هذا الأطلس ، يهدف الباحثون ليس فقط إلى تحديد الأنسجة المعزولة مباشرة من البشر ، ولكن أيضًا الهياكل التي تسمى العضيات. وهي عبارة عن كتل نسيجية ثلاثية الأبعاد يتم زراعتها في المختبر وتنمو بشكل مشابه للأعضاء البشرية ، ولكن على نطاق ضيق.

تشرح باربرا تريوتلين ، أستاذة علم الأحياء التنموي الكمي في قسم علوم النظم الحيوية: “ميزة العضيات هي أنه يمكننا التدخل في تطورها واختبار المواد الفعالة فيها ، مما يسمح لنا بمعرفة المزيد عن الأنسجة السليمة وكذلك الأمراض”. . والهندسة في ETH Zurich في بازل.

للمساعدة في إنتاج مثل هذا الأطلس ، طورت Treutlein ، بالتعاون مع باحثين من جامعات زيورخ وبازل ، نهجًا لجمع وتصنيف كمية كبيرة من المعلومات حول العضيات وتطورها. طبق فريق البحث هذا النهج على العضيات الشبكية البشرية ، والتي اشتقوها من الخلايا الجذعية.

العديد من البروتينات مرئية في وقت واحد

في قلب الأساليب التي استخدمها العلماء لنهجهم كانت تقنية 4i: التصوير المناعي غير المباشر التكراري. تتيح تقنية التصوير الجديدة هذه تصور عدة عشرات من البروتينات في قسم رفيع من الأنسجة بدقة عالية باستخدام الفحص المجهري الفلوري.

تم تطوير تقنية 4i قبل بضع سنوات من قبل Lucas Pelkmans ، الأستاذ بجامعة زيورخ والمؤلف المشارك للدراسة التي تم نشرها للتو في المجلة العلمية. التكنولوجيا الحيوية الطبيعية.

كان في هذه الدراسة أن الباحثين طبقوا هذه الطريقة على العضيات لأول مرة.

عادةً ما يستخدم الباحثون الفحص المجهري الفلوري لتسليط الضوء على ثلاثة بروتينات في الأنسجة ، ولكل منها صبغة فلورية مختلفة.

لأسباب فنية ، لا يمكن تلطيخ أكثر من خمسة بروتينات في المرة الواحدة. في تقنية 4i ، يتم استخدام ثلاثة أصباغ ، ولكن يتم غسلها من عينة الأنسجة بعد إجراء القياسات ، ويتم صبغ ثلاثة بروتينات جديدة. تم تنفيذ هذه الخطوة 18 مرة بواسطة روبوت ، واستغرقت العملية ما مجموعه 18 يومًا.

أخيرًا ، يدمج الكمبيوتر الصور الفردية في صورة مجهرية واحدة يظهر عليها 53 بروتينًا مختلفًا. أنها توفر معلومات حول وظيفة الأنواع المختلفة من الخلايا التي تتكون منها الشبكية ؛ على سبيل المثال ، العصي والمخاريط والخلايا العقدية.

تفاصيل مقطع عرضي لعضو شبكي. تظهر هياكل الأنسجة المختلفة بألوان مختلفة. الائتمان: وال وآخرون. نيتشر للتكنولوجيا الحيوية 2023.

استكمل الباحثون هذه المعلومات المرئية لبروتينات الشبكية بمعلومات عن الجينات التي تُقرأ في الخلايا الفردية.

دقة مكانية وزمنية عالية

أجرى العلماء كل هذه التحليلات على العضيات من مختلف الأعمار وبالتالي في مراحل مختلفة من التطور. وبهذه الطريقة ، تمكنوا من إنشاء سلسلة زمنية من الصور والمعلومات الجينية التي تصف التطور الكامل لأعضاء الشبكية على مدار 39 أسبوعًا.

يمكننا استخدام هذه السلسلة الزمنية لإظهار كيف تتراكم الأنسجة العضوية ببطء ، وأين تتكاثر أنواع الخلايا ومتى وأين توجد نقاط الاشتباك العصبي. وأوضح جراي كامب ، الأستاذ في جامعة بازل والمؤلف الرئيسي لهذه الدراسة ، أن هذه العمليات قابلة للمقارنة مع عمليات تكوين الشبكية أثناء التطور الجنيني.

نشر الباحثون معلومات صورهم ونتائج أخرى حول تطور الشبكية على موقع إلكتروني متاح للجمهور: EyeSee4is.

أنواع أخرى من الأقمشة المخطط لها

حتى الآن ، درس العلماء تطور شبكية العين السليمة ، لكنهم يأملون في المستقبل في تعطيل نمو أعضاء الشبكية عمدًا باستخدام الأدوية أو التعديلات الجينية.

وقال كامب: “سيعطينا هذا رؤى جديدة عن أمراض مثل التهاب الشبكية الصباغي ، وهو مرض وراثي يتسبب في تدهور تدريجي للمستقبلات الحساسة للضوء في شبكية العين ويؤدي في النهاية إلى العمى”.

يريد الباحثون معرفة متى تبدأ هذه العملية وكيف يمكن إيقافها.

يعمل Treutlein وزملاؤه أيضًا على تطبيق نهج رسم الخرائط التفصيلي الجديد على أنواع الأنسجة الأخرى ، مثل أقسام مختلفة من الدماغ البشري وأنسجة الورم المختلفة. خطوة بخطوة ، سيؤدي ذلك إلى إنشاء أطلس يوفر معلومات عن تطور الأعضاء والأنسجة البشرية.

حول هذا البحث في أخبار علم الأعصاب

الكاتب: المكتب الصحفي
مصدر: ETH زيورخ
اتصال: المكتب الصحفي – ETH زيورخ
صورة: تُنسب الصورة إلى Wahle et al. Nature Biotechnology 2023

البحث الأصلي: حرية الوصول.
النمط الظاهري متعدد الوسائط المكاني والزماني لتطور العضيات الشبكية البشريةبواسطة Barbara Treutlein et al. التكنولوجيا الحيوية الطبيعية


خلاصة

النمط الظاهري متعدد الوسائط المكاني والزماني لتطور العضيات الشبكية البشرية

توفر الكائنات العضوية المتولدة من الخلايا الجذعية البشرية متعددة القدرات أنظمة تجريبية لدراسة التطور والمرض ، ولكن القياسات الكمية في مختلف المقاييس المكانية والطرائق الجزيئية غير متوفرة.

في هذه الدراسة ، أنشأنا خرائط بروتينية متعددة الإرسال على مسار زمني لأنسجة شبكية وعضو شبكي بشري بالغ.

لقد طورنا مجموعة أدوات لتصور موقع الأسلاف والخلايا العصبية ، والترتيبات المكانية للمكونات خارج الخلية وتحت الخلوية ، والنمط العام في كل نسيج عضوي وأنسجة أولية. علاوة على ذلك ، أنشأنا مجموعة بيانات الدورة الزمنية لإمكانية الوصول إلى النسخ والكروماتين أحادي الخلية واستنتجنا شبكة تنظيم الجينات الكامنة وراء تطور العضويات.

لقد قمنا بدمج البيانات الجينومية مع نوى مجزأة مكانيًا في أطلس متعدد الوسائط لاستكشاف الزخرفة العضوية والكائنات المكانية لخلايا العقدة الشبكية (RGCs) ، وإبراز المسارات المشاركة في موت خلايا RGC وإظهار أن الاضطرابات الوراثية الفسيفسائية في العضيات الشبكية توفر نظرة ثاقبة لتنظيم مصير الخلية.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *