به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، دانشمندان مؤسسه تحقیقاتی اسکریپس (Scripps Research Institute) آمریکا در یافته‌های اخیرشان از روش جدید شفاف‌سازی بافت (Tissue Transparent)  برای تفسیر نمونه‌های بیولوژیکی بزرگ پرده‌برداری کرده‌اند. یافته‌های این مطالعه در مارس 2022 در مجله‌ی Nature Methods‌ منتشر شده است. تکنیک‌هایی که بافت‌ها را مانند شیشه شفاف می‌کند، دسترسی بی سابقه‌ای به عملکرد درونی سیستم‌های بیولوژیکی می‌دهد. درک فیزیولوژی و بیماری در سیستم‌های چنداندامی (multiple organ systems) مدت‌هاست که یک چالش در زیست شناسی بوده است. اما پیشرفت‌های اخیر در تکنیک‌های پاکسازی بافت که مبتنی بر حلال و پلیمر بوده، تعیین خصوصیات سه بعدی بافت‌های پستانداران را ممکن کرده و توانایی ما را برای تجسم سیستم عصبی پستانداران (زیرا این روش‌ها عمدتاً برای مغز بهینه‌سازی شده‌اند) در سه بعد ارتقا داده است. با این حال، تصویربرداری از بدن پستانداران به صورت یکپارچه چالش برانگیز است.

روش اخیری که محققان مؤسسه تحقیقاتی اسکریپس آن را ایجاد کرده‌اند تجزیه و تحلیل فرآیندهای بیولوژیکی در سطح بدن و بیماری‌هایی مانند کووید-۱۹ را آسان‌تر می‌کند. همچنین تجسم و مطالعه فرآیندهای بیولوژیکی سالم و مرتبط با بیماری که در چندین اندام اتفاق می‌افتد، با این روش، برای دانشمندان راحت‌تر از همیشه خواهد شد. این روش جدید، هیبرید (HYBRiD) نام دارد و محققان برای ایجاد آن عناصر اصلی دو رویکرد قبلی فناوری پاکسازی بافت را با هم ترکیب کرده‌اند. دکتر لی یه(Li Ye) ، نویسنده ارشد این مطالعه و استادیار علوم اعصاب موسسه تحقیقاتی اسکریپس گفت: این یک روش ساده و جهانی پاکسازی بافت برای مطالعات بخش‌های بزرگی از بدن یا حتی کل بدن حیوانات است.

پاکسازی بافت شامل استفاده از حلال‌ها برای حذف مولکول‌هایی مانند چربی است که بافت را مات می‌کنند. روش جدید بافت را از نظر نوری شفاف می‌کند و این در حالی است که اکثر پروتئین‌ها و ساختارها را در جای خود نگه می‌دارد. دانشمندان معمولاً از نورهای فلورسنت کدگذاری شده ژنتیکی یا مرتبط با آنتی‌بادی برای علامت‌گذاری ژن‌های فعال یا سایر مولکول‌ها در یک حیوان آزمایشگاهی استفاده می‌کنند و پاکسازی بافت اجازه می‌دهد که این نورها یک‌باره از کل حیوان تصویربرداری کنند. دانشمندان از حدود ۱۵ سال پیش و با هدف ردیابی اتصالات عصبی در کل مغز شروع به توسعه روش‌های پاکسازی بافت کردند. در حالی که این روش‌ها برای مغز خوب عمل می‌کنند، اما وقتی روی سایر قسمت‌های بدن یا کل بدن که شامل ساختارهای سخت‌تر هستند، به کار می‌روند چندان کاربردی نیستند. در روش‌های موجود تاکنون یا از حلال‌های آلی یا حلال های مبتنی بر آب استفاده می‌کردند. روش‌های پیشین معمولاً سریع‌تر و قوی‌تر عمل می‌کنند، اما تمایل به کاهش سیگنال‌های فلورسنت دارند. روش‌هایی که از حلال‌های مبتنی بر آب استفاده می‌کنند در حفظ فلورسانس بهتر هستند اما برای پاکسازی بافت غیر مغزی ضعیف هستند. علاوه بر این در هر دو نوع روش نیاز به انجام کارهای سخت و پر زحمتی است که طی آن اغلب از مواد شیمیایی خطرناک استفاده می‌شود.

یو وانگ (Yu Wang)، دانشجوی فارغ التحصیل شاغل در آزمایشگاه دکتر لی در این باره گفت: یک آزمایشگاه معمولی معمولاً نمی‌تواند از این روش‌ها به طور معمول و در مقیاس بزرگ استفاده کند. روش جدید ابداع شده توسط دکتر لی و تیمش از ترکیب متوالی حلال‌های آلی و شوینده‌های مبتنی بر آب استفاده می‌کند و از هیدروژل‌های مبتنی بر آب برای محافظت از مولکول‌های درون بافتی که باید حفظ شوند، استفاده می‌کند. محققان سهولت و کاربردی بودن روش جدید خود را در موارد مختلف نشان داده‌اند. آنها حتی با یک آزمایشگاه برای تصویربرداری از سلول‌های آلوده به کروناویروس سندرم حاد تنفسی ۲ در کل قفسه سینه موش‌ها (برای اولین بار) همکاری کردند.

محققان این مطالعه اکنون با همکاران علمی خود روی کاربردهای متعدد این روش جدید از جمله ردیابی مسیرهای عصبی در بدن کار می‌کنند.

تصویر: تجسم بافت به کمک تکنیک HYBRiD که به طور کامل از قفسه سینه موش پس از عفونت به SARS-CoV-2 به دست آمده، پروتئین ویروسی را به رنگ قرمز و ساختارهای بافتی (ریه، رگ خونی، استخوان) را به رنگ آبی نشان می‌دهد.

پایان مطلب/

Ref:

1. Nudell, V., Wang, Y., Pang, Z. et al. HYBRiD: hydrogel-reinforced DISCO for clearing mammalian bodies. Nat Methods (2022). https://doi.org/10.1038/s41592-022-01427-0.
2. https://www.eurekalert.org/news-releases/947941.