Новости химической науки > Химики делают мозги прозрачными

Спустя более чем столетие исследований, специалистам по нейробиологии открылись еще не все тайны того, как люди думают и как учатся. Некоторые исследователи полагают, что полная карта мозга, показывающая, как взаимодействуют друг с другом миллиарды нейронов, может помочь в решении этой загадки.

Флуоресцирующие белки и антитела позволяют образовать радужную карту нейронных (красные и зеленые) и других клеточных структур (синие) в гиппокампе мыши. (Рисунок из Nature, DOI: 10.1038/nature12107)

В настоящее время для создания такой диаграммы связей исследователям приходится делать препараты, делая ультратонкие срезы мозга. Анализ таких срезов и комбинация информации, полученной при изучении каждого такого среза, позволяет построить трехмерную модель связей внутри мозга.

Революцией в деле создания картины нейронных связей мог бы стать метод, который смог бы сделать ткани мозга прозрачными – разработка такого метода позволила бы избежать необходимости получения ультратонких препаратов мозга. И такая революция, о необходимости которой так долго говорили нейробиологи, свершилась – исследователи из Стэнфорда, работающие под руководством Карла Дэйссерота (Karl Deisseroth) разработали и запатентовали метод «Прозрение» (Clarity), позволяющий превратить ткани мозга в прозрачный гидрогель.

Исследователи из группы Дэйссерота в течение нескольких дней проводили инфузию ткани мозга мономерами акриламида, формальдегида и термически-активируемого инициатора. На следующем этапе они подогрели замороженную ткань для инициирования полимеризации и образования гидрогелевой сети, которая удерживает такие структуры, как нейроны на определенном месте. На следующем этапе исследователи проводили экстракцию липидов (делающих ткани практически непрозрачными) с помощью электрического поля и анионного детергента.

Как говорит один из авторов проекта, Квонгунь Чунь (Kwanghun Chung), именно заключительный этап обработки мозговой ткани – электрофоретическая очистка ткани, был самым тяжелым для разработки. Он говорит, что до подбора оптимальных условий, таких как напряжение электрофореза, исследователи расплавили и сожгли сотни мозгов лабораторных мышей.

На заключительном этапе исследователи обработали как мозг лабораторной мыши, так и мозг человека, при жизни страдавшего аутизмом, введя туда флуоресцентные метки, получив таким образом полностью трехмерную картину связей внутри мозга.

Цитата из известного нейробиолога Сантьяго Рамона и Каджала (Santiago Ramón y Cajal) становится видимой после обработки мозга мыши (слева) по технологии «Прозрение» и появления у препарата прозрачности (справа). (Рисунок из Nature, DOI: 10.1038/nature12107)

Ацуси Мияваки (Atsushi Miyawaki), специалист по визуализации биологических тканей из Исследовательского Института RIKEN отмечает, что технология «Прозрение», несомненно, является шагом вперед для нейробиологии. В 2011 Мияваки разработал похожий метод для придания тканям прозрачности – метод «Масштаб» (Scale), однако с помощью «прозрения» удается добиться большей прозрачности ткани, сохраняя при этом структурную целостность образца.

Источник: Nature, DOI: 10.1038/nature12107

метки статьи: #аналитическая химия, #биохимия, #молекулярная биология