דרך חדשה לצלם אורגניזמים שלמים בתלת מימד מביאה את המיקוד לפיגמנט צבע העור העיקרי

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות


כדי להבין את היסודות הביולוגיים של פיגמנטציה של העור והשיער ומחלות נלוות כגון לבקנות או מלנומה, מדענים ורופאים זקוקים למידע כמותי ותלת מימדי על הארכיטקטורה, התוכן והמיקום של תאי הפיגמנט. חוקרי אוניברסיטת פן סטייט פיתחו טכניקה חדשה המאפשרת למדענים לדמיין כל תא המכיל פיגמנט מלנין בתלת מימד, בדג זברה שלם.

לימוד מלנין מאתגר מכיוון שהוא חוסם את האור המשמש במיקרוסקופיה מסורתית. אז החוקרים פנו להדמיית רנטגן, שיכולה לעבור דרך חומר אטום אופטית כמו מלנין.

בשנת 2019, צוות בראשותו של ד"ר קית צ'נג, פרופסור מכובד לפתולוגיה, פרמקולוגיה וביוכימיה וביולוגיה מולקולרית, פיתח "היסטוטומוגרפיה של רנטגן"-צורה סלולרית של הדמיית CT, כשיטה לחקר ארכיטקטורת התלת-ממד של תאים ורקמות בדגימות ביולוגיות ברזולוציה ובהירות חסרות תקדים. ספנסר כץ, סטודנט לתכנית להכשרת מדעי רפואה בצוות של צ'נג, שינה את טכניקת המיקרו-CT הזו כדי לחקור באופן ספציפי מלנין, פיגמנט שמדענים לומדים במחקר צבע עור האדם ומלנומה, בדג זברה שלם.

מלנין הוא פיגמנט חום עד שחור המעניק לדג הזברה את פסיו האופייניים ובני האדם עור כהה, שיער ועיניים. לפני יותר מ -15 שנה, צ'נג ומעבדתו גילו גן מפתח בהתפתחות צבע העור הבהיר בבני אדם על ידי מחקר על קו דג זברה מוטציה מסוים, זהוב, בעל פסים בהירים יותר. גילוי זה הוכיח את הרלוונטיות של מודלים של דג זברה לחקר שאלות קריטיות על ביולוגיה ומחלות אנושיות, כולל לבקנות ומלנומה.

Micro-CT, כמו CT אנושי, משתמש בסדרה של צילומי רנטגן שצולמו בזוויות מעט שונות כדי לחשב או לשחזר ייצוגים תלת-ממדיים של האובייקט המקורי. עבור מיקרו- CT הדגימות קטנות יותר והרזולוציה שפיתחה הצוות של צ'נג גבוהה פי 2000. כץ השתמש בכסף כדי להכתים את המלנין, מה שאפשר לחוקרים לקבוע את המיקום התלת -ממדי וצפיפות המלנין מסריקות של דג זברה שלם.

לביצוע ההדמיה, מעבדת צ'נג שיתפה פעולה עם דילוורת 'פרקינסון במקור האור המתקדם במעבדות הלאומיות לורנס ברקלי בברקלי, קליפורניה-ביתם של אחד ממקורות הרנטגן החזקים ביותר באמריקה, שם הוא מכוון משאב מיקרו- CT. מתאים להיסטוטומוגרפיה של צילום רנטגן. מערכת גלאי הרנטגן החדשה של המעבדה נועדה להשיג רזולוציות חסרות תקדים לדגימות בגודל של דגי זברה שלמים או ביופסיות אנושיות. הצוות סרק דג זברה עם פיגמנטציה תקינה ושינוי, כולל זהב.

החוקרים הצליחו לדמיין כל תא המכיל מלנין, הנקרא מלנוציטים, בדג ולמפות כל אחת מהמיקומים שלהם בתלת מימד. יתר על כן, הם יכולים לקבל מדידות כמותיות של תכולת המלנין שלהם, ומאפשרים השוואה ישירה של תכולת המלנין בין דגים רגילים ומוטנטים בפעם הראשונה. הם פרסמו את תוצאות המחקר שלהם ב eLife.

עבודה זו הניחה בסיס למחקר נוסף על סרטן המכיל מלנין, או מלנומות, אשר בדרך כלל מדורגות לפי עומק הפלישה לתאי הגידול. לדברי צ'נג, חוקר במכון הסרטן של פן סטייט, קיימים מספר דגמי דג הזברה של מלנומה וניתן ללמוד אותם באמצעות הטכניקה החדשה. כץ וצ'נג אמרו כי ניתן להכתים מלנומות אנושיות בכסף ולצלם אותן באופן שיאפיין באופן מלא יותר את תאי הגידול ואת סידוריהן בגידולים. הם צופים שמדענים יוכלו, למשל, לספור את מספר תאי הגידול בעלי מאפיינים שונים וללמוד באופן סופי יותר פלישה, מאפיין מרכזי של סרטן, לעזור לרופאים עם החלטות פרוגנוסטיות וטיפול.

בעתיד, מעבדת צ'נג תמשיך לפתח שיטות מכתים ואופטיות חדשות להרחבת יישומי ההיסטוטומוגרפיה. מחקר זה מייצג הוכחה עקרונית לאופן שבו ניתן להשיג ניתוח חישוב תלת-ממדי של כל הגוף של אורגניזמים ורקמות באמצעות מיקרו- CT שעשוי לאפשר הבנה מלאה יותר של תפקוד הגן.

גם מקסים יעקובלב, דניאל ואנסלו, יפו דינג, אלכס לין, ויקטור קנפילד וחאי צ'ונג אנג מהמכללה לרפואה של פן סטייט תרמו למחקר זה. מערכת העדשות החדשה ששימשה במחקר תוכננה ונבנתה על ידי יוקסין וואנג מחברת Mobile Imaging Innovations Inc. המחברים הכריזו כי אין אינטרסים מתחרים.

מחקר זה נתמך על ידי המכונים הלאומיים לבריאות, מחלקת הבריאות של טבק לטיפול בטבק בפנסילבניה, מעבדות ג'ייק גיטלן לחקר הסרטן במכללת הרפואה של פן סטייט, מכוני פן סטייט האק למדעי החיים ומכון פן סטייט לחישוב ונתונים. מדעים.

מחקר זה ניצל את ליבת הגנומיקה הפונקציונלית של המכללה לרפואה של המכללה לרפואה ומייצג פעילויות של מרכז פן סטייט ליסודות בינה מלאכותית ויישומים מדעיים ויוזמות פנומיות חישוביות.

.



קישור לכתבת המקור – 2021-10-06 00:54:21

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות

עוד מתחומי האתר