Nová technika činí mozek myši (neprůhledný, vlevo) zcela průhledným (vpravo) pro snadnější zobrazování. Obrázek Kwanghun Chung a Karl Deisseroth, Howard Hughes Medical Institute / Stanford University
Lidský mozek je jedním z nejsložitějších objektů ve známém vesmíru. Balíček do pouhých 3 liber masa (v průměru) je shromáždění zhruba 86 miliard propojených neuronů, které tvoří nespočet složitých sítí, které tvoří podstatu vaší osobnosti.
Zachovaný mozek na vyšetřovacím stole však nevyvolává žádnou z těchto složitostí: Vypadá to víceméně jako hromada šedého masa, protože nemůžeme vidět skrz membrány vnějších buněk, abychom viděli jednotlivé neurony uvnitř.
Tento problém je motivací za novou technikou, kterou vyvinul tým Stanfordů vedený Kwanghunem Chungem a Karlem Deisserothem, aby byly konzervované mozky zcela transparentní vůči světlu. Tímto způsobem a poté pomocí specializovaných chemických markerů, které se připojují k určitým druhům buněk, vytvořily způsob, jak vidět celé mozky ve všech jejich složitých, vzájemně propojených nádherách. Taková složitost je snadno vidět v mozku myši zobrazeném níže, u kterého byly určité typy neuronů označeny fluorescenčním zeleným barvivem:
Průhledný mozek myši vstříknutý zeleným barvivem, které se váže na neuronové buňky. Obrázek Kwanghun Chung a Karl Deisseroth, Howard Hughes Medical Institute / Stanford University
Vědci tvrdí, že jejich technika, která byla zveřejněna v článku publikovaném dnes v Nature, pracuje pro zachované lidské mozky i mozky myší a lze je použít i na mnoho dalších typů orgánů. Metoda využívá skutečnosti, že barva orgánů - a tím i důvod, proč nejsou jasné - je zcela způsobena molekulami tuku, které tvoří membránu každé buňky.
V živém mozku tyto molekuly zachovávají strukturální integritu orgánu. Ale v konzervovaném mozku zakrývají vnitřní strukturu z pohledu. K vyřešení tohoto problému vědci naplnili experimentální myší mozky hydrogely - které se vážou na funkční prvky buněk (proteiny a DNA), ale nikoli na tukové molekuly - a vytvářejí želé podobné pletivo, které zachovává původní strukturu. Poté vyčistili tukové molekuly čisticím prostředkem, čímž se orgán stal zcela průhledným.
Vytváření zcela neporušeného, průhledného mozku myši (jak je vidět na obrázku nahoře) vytváří celou řadu zajímavých zobrazovacích příležitostí. S vyplavenými tukovými molekulami již buněčné membrány nezakrývají prvky experimentálního nebo klinického zájmu (například neuronové sítě nebo geny). (Stejně tak se zebrafish se svými průhlednými embryi hojně používá v mnoha oblastech biologického výzkumu.)
Aby vědci jasně viděli aspekty, přidali vědci barevné chemické značky, které se specificky váží na určité druhy molekul. Jakmile je to hotovo, vědci je mohou prozkoumat pomocí konvenčního světelného mikroskopu, nebo kombinovat více obrázků z digitálních mikroskopů a vytvořit 3D vykreslení.
Jako důkaz konceptu provedl výzkumný tým kromě mozku myši postup na malých kouscích mozku zemřelého autisty, který byl uložen po dobu 6 let. Se specializovanými chemickými markery dokázali sledovat jednotlivé neurony přes velké pruhy tkáně. Našli také atypické žebříkové neuronové struktury, které byly také pozorovány v mozcích zvířat se symptomy podobnými autismu.
Tento druh podrobné analýzy byl doposud možný pouze pracným zkoumáním malých kousků mozku pomocí mikroskopu, aby bylo možné odvodit úplný trojrozměrný obraz. Nyní však lze propojení mezi různými částmi mozku vidět na širší úrovni.
Skutečnost, že tato technika funguje na všech druzích tkání, by mohla otevřít mnoho nových cest výzkumu: analýza drah signálních molekul orgánu, klinická diagnostika nemoci ve vzorku biopsie a samozřejmě podrobnější zkoumání neuronových vztahů a sítě, které tvoří lidský mozek. Více se dozvíte v níže uvedeném videu s laskavým svolením Nature Video :
