Прозрачный мозг
На картинке — изящная иллюстрация действия метода «опрозрачивания» тканей CLARITY (англ. «ясность»). Один и тот же мышиный мозг до (слева) и после (справа) обработки этим методом лежит на цитате великого испанского врача и гистолога, одного из основоположников современной нейробиологии Сантьяго Рамона-и-Кахаля (Santiago Ramón y Cajal): «Мозг — это целый мир со множеством неизведанных континентов и белых пятен на карте».
Метод направлен на то, чтобы, как намекает нам текст на подложке, разглядеть как можно больше. Одна из важных проблем в нейровизуализации — плохая светопроницаемость ткани и, как следствие, невозможность применения световой микроскопии для изучения подповерхностных слоев мозга без его повреждения. Технология CLARITY позволяет свету проходить сквозь ткань и делает ее доступной для микроскопа. Она широко используется при создании 3D-карт и изображений как мозга, так и других органов и существенно облегчает этот процесс.
Сделав мозг прозрачным, мы можем окрасить его специфическими маркерами и пустить в ход световую микроскопию, ранее недоступную из-за большой толщины объекта. Разрешение картинки при этом получается очень высоким: можно проследить даже за судьбой отдельных клеток.
Технология CLARITY основана на достаточно простой идее: убрать из ткани основной компонент, который мешает прохождению света, — липиды. Преломляясь и отражаясь на границах липидных клеточных мембран, свет рассеивается, и картинка в микроскопе становится мутной и темной. В случае мозга эта проблема особенно актуальна, потому что это очень «жирный» орган. Каждый аксон — отросток нервной клетки, проводящий нервные импульсы, — обычно завернут для изоляции в специальную обертку — миелин, содержащий до 85% липидов. Получается, свету нужно пройти через много слоев мембран, да еще и с повышенным содержанием липидов. Попытка просто растворить мембраны без предварительной подготовки приведет к тому, что содержимое клеток вывалится из них наружу и перепутается. Чтобы этого избежать, мозг сперва превращают в студень: пропитывают акриламидом, полимеризующимся при нагревании и образующим сеть, в которой, как мухи в янтаре, застывают белки и нуклеиновые кислоты. Благодаря этому после дальнейшей обработки детергентами содержимое клеток остается на своем месте.
Применение CLARITY в сочетании с флуоресцентным окрашиванием позволяет получить четкую трехмерную картинку. На видео ниже показан гиппокамп трансгенной мыши, в котором разные группы нейронов окрашиваются в разные цвета: зеленые — клетки, экспрессирующие желтый флуоресцентный белок, красные — вставочные ингибиторные нейроны и синие — астроциты.
Фото © Kwanghun Chung and Karl Deisseroth (Медицинский институт Говарда Хьюза/Стэнфордский университет) с сайта nationalgeographic.com.
Вера Мухина
Последние новости
