Voor de eerste keer, onderzoekers hebben de ontwikkeling van bloedvaten in zebravisembryo's gevolgd zonder gebruik te maken van labels of contrastmiddelen, die de bestudeerde biologische processen kunnen verstoren.

"We hebben met succes de ontwikkeling van het cardio-cerebrovasculaire systeem in het vroege embryonale stadium van de zebravis gevisualiseerd, " zei Lei Xi van de Universiteit van Elektronische Wetenschap en Technologie van China. "Aangezien de zebravis een van de belangrijkste modellen blijft om menselijke ziekten te bestuderen, we geloven dat ons werk belangrijk is om zowel hersenaandoeningen als hart- en vaatziekten bij mensen te begrijpen."

Zebravisembryo's zijn transparant, waardoor ze een uitstekend model zijn voor onderzoekers die willen bestuderen hoe gewervelde organismen zich ontwikkelen en groeien. Maar tot nu toe, het visualiseren van biologische processen met optische beeldvormingstechnieken met hoge resolutie zoals confocale fluorescentiemicroscopie en twee-fotonenmicroscopie vereist doorgaans een fluorescentielabel of contrastmiddel. Deze middelen in een zebravis krijgen is niet alleen complex en tijdrovend, maar kan soms de natuurlijke fysiologische processen die plaatsvinden in de zebravis veranderen.

In het tijdschrift The Optical Society (OSA) Biomedische Optica Express , Xi en collega's rapporteren met behulp van optische resolutie foto-akoestische microscopie (ORPAM) voor labelvrije beeldvorming van de ontwikkeling van bloedvaten over het hele lichaam van een zebravisembryo met de lage-resolutiemodus van de techniek. Ze zoomden ook in om de vorming van de bloedvaten in verband met het hart en de hersenen te volgen met behulp van de modus met hoge resolutie.

Geluid gebruiken om afbeeldingen te maken

ORPAM heeft geen contrastmiddelen nodig omdat het beelden vormt door ultrasone golven te detecteren die ontstaan ​​wanneer moleculen licht absorberen. Deze relatief nieuwe microscopietechniek kan driedimensionale beelden opleveren met een penetratiediepte en ruimtelijke resolutie vergelijkbaar met twee-fotonenmicroscopie.

In de nieuwe studie de onderzoekers gebruikten een ORPAM-systeem met transmissiemodus met een doelstelling met een lage resolutie om de ontwikkeling van het vaartuig op verschillende tijdstippen voor de hele zebravis met een resolutie van 3,5 micron in beeld te brengen. Ze voerden ook ORPAM uit met een doelstelling met hoge resolutie om de ontwikkeling van de hersenen en het hartvaatstelsel te volgen met een resolutie van 1,5 micron. De beelden onthulden de exacte timing van de ontwikkeling van hartvaten, evenals details van hoe de vasculatuur van het hele lichaam zich ontwikkelt in de zebravis.

"Het vermogen om dynamische ontwikkeling tijdens het embryonale stadium te visualiseren, wanneer de bloedvaten zich aanvankelijk vormen en ontwikkelen, brengt het potentieel om zebravissen te gebruiken om in de toekomst verschillende menselijke cardiovasculaire en cerebrovasculaire ziekten te onderzoeken, " zei Xi. De aanpak kan nuttig zijn voor het bestuderen van epilepsie, hartziekte, verharding en vernauwing van de slagaders, hoge bloeddruk, hartaanvallen, beroertes en bloedstolsels in de hersenen.

De onderzoekers werken aan het verbeteren van de beeldsnelheid van de methode, waarvoor momenteel 25 minuten nodig is voor een zebravisembryoscan van het hele lichaam. Ook willen ze ORPAM combineren met nieuwe genexpressietechnieken om de genetische oorzaken van vaatziekten te bestuderen.