"Unsichtbare Mäuse" können die Bildgebung des gesamten Organismus ermöglichen

Eine neue Studie in der Zeitschrift veröffentlicht Zelle beschreibt den Versuch japanischer Wissenschaftler, "den ultimativen Traum der Systembiologie" zu realisieren - vollständig transparente Gewebe und Organismen, die mit einer extrem präzisen Einzelzellauflösung abgebildet werden können.
Die Forscher verwendeten die CUBIC-Methode auf die Gehirne, Herzen, Lungen, Nieren und Lebern von Säuglingen und ausgewachsenen Mäusen.
Bildnachweis: RIKEN

Das Kooperationsteam der Universität Tokio und des RIKEN-Zentrums für quantitative Biologie war besonders daran interessiert, das Problem der "Chromophore" zu lösen. Chromophore sind molekulare Untereinheiten, die Licht absorbieren und so eine genaue Bildgebung verhindern. Einer dieser Chromophore - Häm - ist in den meisten Geweben des Körpers vorhanden.

Das Team fand jedoch heraus, dass die Aminoalkohole in einem Reagens, mit dem sie zuvor experimentiert hatten, Häm von Hämoglobin trennen können, was den betroffenen Bereich "dramatisch" transparenter macht.

RIKEN veröffentlichte im April dieses Jahres Details zu dieser Technik - CUBIC (Clear, Unobstructed Brain Imaging Cocktails und Computational Analysis). Die Technik wurde als eine Lösung entwickelt, um eine Ganzhirnbildgebung zu erreichen, die eine 3D-Analyse von neuronalen Schaltkreisen und Genexpressionsprofilen ermöglichen würde.

Obwohl die anfängliche Forschung sich nur mit Maus- und Primatenhirnen befasste, kommentierte Teamleiter Hiroki Ueda: "In naher Zukunft möchten wir die CUBIC-Technologie auf die Ganzkörperbildgebung bei Einzelzellauflösung anwenden."

In der neuen Studie wendeten die Forscher die CUBIC-Methode auf die Gehirne, Herzen, Lungen, Nieren und Lebern von Säuglingen und ausgewachsenen Mäusen an. In allen Fällen konnten die Wissenschaftler klares Gewebe bekommen.

Mithilfe einer Technik, die als Licht-Schicht-Fluoreszenzmikroskopie bezeichnet wird, konnte das Team 3D-Bilder von "Scheiben" dieser transparenten Organe gewinnen. Bei einem Test der Technik an diabetischen und nicht-diabetischen Mäusen fanden die Forscher heraus, dass charakteristische Pankreasunterschiede zwischen den beiden Gruppen von Mäusen in den Bildern deutlich sichtbar waren.

Eine neue Methode könnte 3D-anatomische Studien an ganzen Organismen ermöglichen

"Wir waren sehr überrascht, dass der gesamte Körper von Säuglingen und ausgewachsenen Mäusen durch eine direkte transkardiale CUBIC-Perfusion in Verbindung mit einem zweiwöchigen Clearing-Protokoll nahezu transparent gemacht werden konnte", sagt Erstautor Kazuki Tainaka. "Dadurch konnten wir zelluläre Netzwerke innerhalb von Geweben erkennen, was eine der fundamentalen Herausforderungen in der Biologie und Medizin darstellt."

Teamleiter Hiroki Ueda sagt, dass die neue Methode für anatomische 3D-Studien von ganzen Organismen verwendet werden könnte:

"Zum Beispiel könnte untersucht werden, wie sich Embryonen entwickeln oder wie sich Krebs und Autoimmunkrankheiten auf zellulärer Ebene entwickeln, was zu einem tieferen Verständnis solcher Krankheiten und vielleicht zu neuen therapeutischen Strategien führt. Es könnte zur Erreichung eines unserer Ziele führen große Träume, Systembiologie auf der Basis von Ganzkörper-Bildgebung bei Einzelzellauflösung. "

Die CUBIC-Technik kann jedoch nicht auf lebende Organismen angewendet werden, da es erfordert, dass die Gewebe mit Reagenzien "fixiert" werden.

Im August, Medizinische Nachrichten heute berichtet über eine andere "unsichtbare Maus". Ein Forscherteam des California Institute of Technology schuf durchsichtige Mäuse, indem die Haut der Tiere entfernt und die Lipide aus dem Gewebe entfernt wurden, wodurch das Gewebe transparent wird.

Wie bei dem japanischen Projekt war es das Ziel dieser Forschung, der Wissenschaft die Möglichkeit zu geben, 3D-Karten von ganzen Organen und Körpern zu erstellen. Zuvor waren Techniken, um Organe transparent zu machen, auf Embryonen und das Gehirn beschränkt.

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