science >> Wetenschap >  >> Chemie

Hersenziekten diagnosticeren? Een massaspectrometriebeeldvorming kan u op een dag helpen

Figuur 1:(a) Schema van het meetsysteem dat in deze studie is ontwikkeld. Door deze technologie te gebruiken, extractie en ionisatie van picolitervolumes kan worden uitgevoerd zonder verstoringen veroorzaakt door oppervlakteruwheid. In aanvulling, men kan de hoogte van het monster meten aan de hand van de verandering in trillingsamplitude. (b) Verband tussen de lengte van de capillaire sonde en de resonantiefrequentie van de sonde. (c) Correlatie tussen de ingangsspanning naar de piëzo-elektrische actuator die wordt gebruikt om de sonde te trillen en de trillingsamplitude van de sonde. (d) Correlatie tussen de hoogte van het monster en het feedbackcontrolesignaal. Krediet:American Chemical Society

Medische professionals willen allemaal ziekten snel en correct kunnen diagnosticeren. Hun toekomstige vermogen om dit te doen zal afhangen van het identificeren van de biochemicaliën die aanwezig zijn in weefselcoupes, waar de biomoleculen zijn, en in welke concentraties. Voor dit doeleinde, beeldvorming met massaspectrometrie - waarmee meerdere biochemicaliën in een enkel experiment kunnen worden geïdentificeerd - zal nuttig zijn. Echter, de stabiliteit van biomoleculaire bemonstering moet worden verbeterd om de chemische distributie-informatie met een hoge ruimtelijke resolutie te verkrijgen.

In de recente studie gepubliceerd in Analytische scheikunde , onderzoekers van de Universiteit van Osaka gebruikten massaspectrometrie om de verdeling van vetmoleculen in hersenweefsel van muizen in beeld te brengen. Ze verzamelden gegevens met een ruimtelijke resolutie van 6,5 micrometer, analyse op cellulair niveau mogelijk te maken.

De onderzoekers gebruikten een heel klein capillair om voorzichtig lipidemoleculen uit een weefselsectie te extraheren, en een zorgvuldig ontworpen opstelling voor fijne 3-D directionele controle. Hoewel biologisch weefsel met het blote oog vaak glad lijkt, op ultrakleine schaal is het nogal ruw. Het vermogen om rekening te houden met deze ultrakleine ruwheid staat centraal bij het verkrijgen van reproduceerbare biochemische gegevens met een hoge ruimtelijke resolutie.

"Bij onze experimenten de trillingsamplitude van de sonde is constant, zelfs wanneer de monsterhoogte verandert, " zegt Yoichi Otsuka, eerste auteur. "We kunnen ook veranderingen in monsterhoogte meten tot 20 micrometer, en het kan worden vergroot tot 180 micrometer."

De eerste experimenten van de onderzoekers waren om onregelmatige verdelingen van moleculen over een oneffen oppervlak te meten:microwells gevuld met verschillende concentraties van een kleurstof. De gemeten concentraties correleerden met de bekende concentraties, en de gemeten oppervlaktetopografie lag dicht bij de werkelijke diameter van de microputjes. Experimenten met hersensecties van muizen leverden multidimensionale gegevens op van meerdere moleculen, zoals de verdeling van bepaalde hexosylceramiden - lipiden die belangrijk zijn bij veroudering.

  • Figuur 2:(a) optische microscopie afbeelding van een sectie van het hersenweefsel van een muis. (B, c) Massaspectrometriebeeldvorming van twee gebieden van het optische microscopiebeeld in positieve ionenmodus en negatieve ionenmodus, respectievelijk. (NS, e) Score plots verkregen door hoofdcomponentenanalyse van massaspectra opgenomen in de geselecteerde regio's in (b) en (c), respectievelijk. (F, g) Intra-weefselverdeling van de scorewaarden van de tweede en derde hoofdcomponenten verkregen door analyse van de hoofdcomponenten. We hebben functiebeelden verkregen van verschillen in de structuur van het hersenweefsel. (credit:gereproduceerd met toestemming. Credit:American Chemical Society)

  • Figuur. 3:Resultaten van multi-imaging van hersenweefsel van muizen. Onder elke afbeelding worden dwarsdoorsnedeprofielen van de verticale witte lijn in de afbeelding weergegeven. (a) Topografie die de ruwheid van het monsteroppervlak toont. (b) Amplitude-afbeelding die de verandering in trillingsamplitude van de sonde toont, die wordt onderdrukt in ongelijk weefsel. (c) Fasebeeld dat de verandering in trillingsfase van de sonde toont. De oscillatiefase van de sonde verschilt tussen het hersenweefsel en het glassubstraat. Schaalbalk, 1mm. Krediet:American Chemical Society

"Principecomponentenanalyse heeft ons geholpen onze uitgebreide gegevens te integreren, " legt Takuya Matsumoto uit, senior auteur. "Bijvoorbeeld, we zouden de klassen van lipiden kunnen toewijzen die voornamelijk aanwezig zijn in de cortex en hersenstam."

Het correleren van dergelijke gegevens met ziekteprogressie vereist verder onderzoek en misschien aanvullende ontwikkeling van de opstelling van de extractie van biomoleculen door de onderzoekers. De onderzoekers verwachten dat hun aanpak nuttig zal zijn voor het kwantitatief in beeld brengen van de talloze neurale netwerken in hersenweefsel. uiteindelijk, ze hopen artsen te helpen bij het betrouwbaar diagnosticeren van ziekten zoals hersenkanker in een weefselsectie met de ondersteuning van moleculaire informatie in hoge ruimtelijke resolutie.


Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Hoe werkt een DP-cel?
  2. Drie manieren waarop genetische diversiteit optreedt tijdens Meiosis
  3. Mexico vangt zeldzame vaquita-bruinvis om soorten te redden
  4. Gezondheidsonderzoekers visualiseren een leven in silico
  5. Ideeën voor wetenschapsbeurzen Projecten met honden
  6. Wat is Feedback-inhibitie en waarom is het belangrijk bij het reguleren van enzymactiviteit?
  7. Jacht op herten beperkt in westelijke Amerikaanse staten na strenge winter
  8. Wat houdt de genetische continuïteit in?

    Je kunt op veel manieren nadenken over genetische continuïteit. In zekere zin verwijst het naar de consistente replicatie van genetische informatie van een oudercel naar twee dochtercellen. Een ander perspec

  9. Meiosis 1: Stadia & belang in celdeling

Wetenschap