Poboljšanje načina na koji naučnici mogu da vide mikroskopske strukture mozga može poboljšati naše razumevanje niza moždanih bolesti, poput Alchajmerove bolesti ili multiple skleroze. Proučavanje ovih bolesti je izazovno i ograničeno je preciznošću dostupnih modela.
Da bi videli najmanje delove ćelija, naučnici često koriste tehniku koja se zove elektronska mikroskopija. Elektronska mikroskopija je istorijski podrazumevala dodavanje hemikalija i fizičko sečenje tkiva. Međutim, ovaj pristup može promeniti način na koji ćelije i strukture izgledaju, remeteći njihovo prirodno stanje i može ograničiti rezoluciju.
Alternativna metoda, nazvana krio-elektronska tomografija (krio-ET), daje jasnije slike najmanjih delova mozga u prirodnom stanju, međutim, zahteva zamrzavanje. Zamrzavanje uzoraka na kriogene temperature mora biti obavljeno pažljivo, inače se mogu formirati kristali leda koji narušavaju prirodnu anatomiju.
Ali novo istraživanje Benjamina Krikmora u laboratorijama Ii-Vei Changa i Edvarda Lija na Univerzitetu u Pensilvaniji pokazuje novu tehniku za proučavanje ultrastrukture ljudskog mozga. Oni predstavljaju svoje istraživanje na 68. Godišnjem sastanku biofizičkog društva, održanom od 10. do 14. februara 2024. u Filadelfiji, Pensilvanija.
Krikmor i kolege su dobili moždano tkivo iz obdukcija, zamrznuli ga direktno na posebnim rešetkama tečnim etanom i koristili moćan alat nazvan ksenonski plazma fokusiran jonski snop (FIB) da iseku tanke kriške za snimanje. Ova metoda im je omogućila da pogledaju moždano tkivo u njegovom skoro prirodnom stanju bez rezanja sečivom noža, dodavanja hemikalija ili sporijeg zamrzavanja, što sve može dovesti do promena u strukturama.
„Najčešći način da sačuvate tkivo u vreme obdukcije je da ga stavite u zamrzivač, a zatim ga upotrebite kasnije. Ali ako ga pustite da se polako zamrzne, a zatim ga zagrejete i ponovo zamrznete, takođe ometa tkivo. Membrane pucaju i možete izgubiti normalnu arhitekturu“, objasnio je Krikmor.
Jedan iznenađujući deo nove metode je to što im omogućava da lakše i brže zamrznu mnogo deblje uzorke — u prošlosti su uzorci bili ograničeni na 10 mikrona koristeći slične pristupe. „Uspeli smo da zamrznemo uzorke debljine do 250 mikrona bez kristala leda“, rekao je Krikmor. Proces pripremanja debelih uzoraka za snimanje u visokoj rezoluciji je mnogo brži nego kod drugih tehnika. Ovo ubrzanje može omogućiti analizu šireg spektra uzoraka.
Primenom ovog pristupa na moždano tkivo osoba sa Alchajmerovom bolešću, oni su bili u mogućnosti da posmatraju netaknute strukture unutar ćelija, kao što su tau fibrili, obeležje Alchajmerove bolesti, i ćelijske komponente koje pokušavaju da razbiju ove fibrile. Tim je takođe vizualizovao i izmerio mijelin, omotač koji je kritičan za funkcionisanje nerava, ali koji se raspada kod određenih bolesti, kao što je multipla skleroza.
„Tehnike za snimanje ljudskog tkiva su istorijski bile relativno niske rezolucije i remete izvornu arhitekturu. Želeli smo da pokušamo da smislimo način na koji bismo mogli da modelujemo i proučavamo bolesti mozga u njihovom prirodnom kontekstu“, rekao je Krikmor.
Njihova inovativna metoda pruža prvi uvid u prirodno stanje ljudskog moždanog tkiva, nudeći vredan uvid u njegovu anatomiju na visokom nivou detalja. Ova nova metoda može početi da pruža jedinstvene informacije za određivanje mehanizama koji izazivaju bolesti širokog spektra bolesti povezanih sa mozgom.
