Международная группа учёных из Имперского колледжа Лондона и Университета Гонконга разработала новый метод исследования мозга. В его основе лежит 3D-визуализация, которую ранее применяли только для мышей. С помощью нового очищающего средства исследователи смогли видоизменить его для человеческих образцов и разглядеть клетки мозга на микроскопическом уровне. О подробностях – на страницах Nature Communications.
Пример техники. Credit: Steve M. Gentleman/ Imperial College London
Обычно в процессе гистологического изучения мозга берутся небольшие образцы ткани, порезанные на ультратонкие слайсы, и окрашиваются, после чего возможно выявить какие-либо изменения – например, наличие патологических белковых образований. В последние годы в методах молекулярного маркирования случился прогресс, и вместе с доступностью лазерных микроскопов появились современные способы очистки тканей. Они позволяют делать ткань мозга прозрачной и дают возможность исследователям создавать их анатомическую структуру в 3D.
До недавнего времени такую манипуляцию проводили только для мозга грызунов – первоначально метод разрабатывался именно для этого, а исследований с использованием образцов мозга человека проводилось мало. Основным препятствием служила сложность сохранения уникальных свойств человеческого мозга, когда ткани обрабатывались после вскрытия.
Так выглядят ткани, обработанные OPTIClea. Credit: Steve M. Gentleman/ Imperial College London
Команда авторов из Великобритании и Китая разработала новое очищающее средство для тканей человеческого мозга – OPTIClea, которое позволило применить широкий спектр методов молекулярной маркировки для трёхмерной визуализации «свежих» и «архивных» образцов. С его помощью учёные смогли окрасить нейроны, глиальные клетки и кровеносные сосуды, а также патологические маркеры, к примеру, тау-белки, которые присутствуют в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера. Исследователям даже удалось определить, как молекулы белка соотносятся между собой в трёхмерном пространстве.
«Эти методы позволяют нам выявить микроскопическую структуру человеческого мозга в захватывающих деталях», — отмечает профессор Стив Джентман (Steve M. Gentleman), научный директор британского Банка мозга Паркинсона в Имперском колледже Лондона. – «Используя подобные инструменты, мы сможем визуализировать, как клетки взаимодействуют друг с другом, в 3D и узнать больше о связях, которые повреждаются при нейродегенеративных заболеваниях мозга».
Трёхмерная реконструкция гистологической структуры тканей, обработанных по новому методу. Credit: Steve M. Gentleman/ Imperial College London
Учёный также выразил большую благодарность семьям доноров мозга за их безграничный альтруизм, без которого эксперимент осуществить было бы невозможно.
Новый метод очистки относительно недорогой, экономит время, легко выполняется и имеет все шансы стать основой для дальнейшего развития науки и, в частности, медицины. Исследователи надеются, что их разработка поможет понять строение клеток мозга и их соединений ещё лучше, а также ускорит обнаружение патологий, которые лежат в основе дегенеративных заболеваний.
Текст: Екатерина Заикина
Next generation histology methods for three-dimensional imaging of fresh and archival human brain tissues by Hei Ming Lai, Alan King Lun Liu, Harry Ho Man Ng, Marc H. Goldfinger, Tsz Wing Chau, John DeFelice, Bension S. Tilley, Wai Man Wong, Wutian Wu, Steve M. Gentleman in Nature Communications. Published online March 2018.
doi:10.1038/s41467-018-03359-w