Новый метод просветления тканей ускорит изучение многих заболеваний

Ученые из Scripps Research представили новый метод просветления тканей (tissue-clearing) для визуализации крупных биологических образцов. Метод упрощает изучение здоровых и патологических биологических процессов, происходящих в нескольких системах органов.

Метод, описанный в статье в Nature Methods 28 марта 2022 года и названный HYBRiD, сочетает элементы двух основных существующих подходов к технологии просветления тканей. Он должен быть более практичным и масштабируемым для работы с крупными образцами.

«Это простая и универсальная техника просветления тканей для изучения крупных частей тела или даже целых животных», — говорит старший автор исследования Ли Е, Ph.D., доцент нейробиологии в Scripps Research.

Просветление тканей предполагает использование растворителей для удаления молекул (например, жира), делающих ткань непрозрачной, при сохранении большинства белков и структур. Ученые обычно используют генетически закодированные или связанные с антителами флуоресцентные маркеры, а просветление тканей позволяет визуализировать эти маркеры по всему организму.

Методы просветления тканей начали развиваться около 15 лет назад, в основном для отслеживания нервных связей в целых мозгах. Хотя они хорошо работают для мозга, их эффективность ниже для других частей тела или целых организмов, содержащих более труднорастворимые структуры.

До сих пор эти методы использовали либо органические, либо водные растворители. Органические работают быстрее и мощнее, но ослабляют флуоресцентный сигнал. Водные методы лучше сохраняют флуоресценцию, но слишком слабы для просветления не-мозговых тканей. Кроме того, оба типа методов требуют трудоемких процедур и часто использования опасных химикатов.

«Обычная лаборатория, как правило, не может использовать эти методы регулярно и в больших масштабах», — говорит Юй Ван, аспирант лаборатории Е и соавтор статьи.

Новый метод, разработанный Е и его командой, использует последовательную комбинацию органических растворителей и водных детергентов, а также водные гидрогели для защиты необходимых молекул внутри ткани. Часто метод не требует прокачки растворителей через образец.

«Во многих случаях вы можете просто поместить весь образец в сосуд и держать его на шейкере на лабораторном столе до завершения процесса. Это делает метод практичным и масштабируемым для рутинного использования», — говорит соавтор Виктория Нуделл, научный сотрудник лаборатории Е.

Исследователи продемонстрировали простоту и полезность своего нового метода в различных приложениях. Это включало сотрудничество с лабораторией Джона Тейджаро, Ph.D., доцента иммунологии и микробиологии, для первой в истории визуализации клеток, инфицированных SARS-CoV-2, во всей грудной клетке мышей. Простота нового метода позволила провести эту процедуру в лаборатории с высоким уровнем биобезопасности, где доступ к оборудованию строго ограничен.

Е и его команда сейчас работают над множеством применений нового метода вместе с научными коллабораторами, включая отслеживание нервных путей в организме.

Соавторами статьи «HYBRiD: hydrogel-reinforced DISCO for clearing mammalian bodies» выступили Виктория Нуделл, Юй Ван, Чжэнъюань Пан, Нирадж Лал, Мин Хуан, Намир Шаабани, Весам Каним, Джон Тейджаро, Антон Максимов и Ли Е.