В исследовании ученых из Стенфорда предложен новый способ сделать ткани прозрачными, что позволило наблюдать флуоресцентные белки в нейронах мозга мыши. Работа опубликована в PNAS.
Существует достаточно много способов подсветить активные нейроны флюоресцентными белками, но чтобы их рассмотреть, необходимо преодолеть препятствие в виде костей черепа и кожи. Свет рассеивается в биологических тканях таким образом, что визуализировать органы и нейронные сети in vivo, то есть в живом организме, крайне сложно. А для научных задач важно найти безопасный, эффективный и обратимый способ сделать ткани прозрачными для наблюдения за биологическими процессами без хирургического вмешательства.
Новый метод визуализации, разработанный в Стенфорде, позволяет добиться оптической прозрачности живых тканей за счет обработки ампироном (известное противовоспалительное и жаропонижающее средство). Ученые предположили, что идеальная молекула для таких целей должна поглощать преимущественно в ультрафиолетовом (УФ) спектре, не препятствуя прохождению видимого света. Сильное поглощение в УФ-спектре приводит к увеличению показателя преломления в соседней видимой области. Когда водный раствор ампирона наносят на кожу, он проникает в нее и выравнивает показатель преломления между биологической тканью (например, волокнами коллагена) и окружающей средой. В результате свет перестает рассеиваться, и ткань становится прозрачной.
Метод позволил без хирургического вмешательства, прямо через кожу головы и череп, наблюдать за структурой и активностью нейронов в глубоких слоях мозга живых мышей. Проводить исследование можно многократно, в течение нескольких дней подряд, что важно для изучения развития мозга. После процедуры ампирон вымывается физиологическим раствором, и никаких отклонений у мышей не наблюдается. Однако пока этот метод применяли только на молодых мышах с тонкими костями черепа, потому что сами кости черепа ампирон не делает прозрачными.
Важно то, что ампирон позволяет неинвазивно наблюдать флуоресцентные белки в нейронах мозга. В коре головного мозга мышей экспрессировали желтый флуоресцентный белок и получили 3D-изображения нейронных структур на глубине до 700 микрометров. Эта работа – важный шаг в сторону неинвазивной визуализации.
Текст: Юлия Баимова