Проектът KAIST комбинира интравитално изобразяване и ново багрило за маркиране, за да покаже клетъчните механизми.

подробности

Надлъжното изобразяване на черния дроб при живи животни с микроскопска разделителна способност или интравитално изобразяване би било ценна стъпка напред в мониторинга на чернодробната стеатоза, прогресивното натрупване на мазнини в чернодробните клетки и прогресирането на заболяването.

Проект в Корейския напреднал институт за наука и технологии (KAIST) сега демонстрира нов образен протокол, който може да бъде от полза за разбирането на болестта, и го използва за наблюдение на малки капчици мазнини, натрупващи се в чернодробните клетки на живи мишки с течение на времето. Работата е публикувана в Biomedical Optics Express.

"Предизвикателство беше да се намери стратегия за лечение на NAFLD, тъй като повечето проучвания изследват изрязана чернодробна тъкан, която представлява само една времева точка в прогресията на заболяването", каза Пилхан Ким от KAIST.

"Нашата техника може да улавя подробности за натрупването на липиди с течение на времето, предоставяйки изключително полезен инструмент за изследване за идентифициране на множеството параметри, които вероятно допринасят за заболяването и биха могли да бъдат насочени към лечение."

Сред използваните флуоресцентни багрила KAIST използва наскоро разработен етикет SF44, който може селективно да идентифицира липидните капчици, които представляват интерес инвитро. Но досега директната визуализация на тези капчици в модел на мишка не беше постигната.

Пробивът на оптиката включва персонализирана интравитална конфокална и двуфотонна микроскопска система, предназначена да придобива изображения на множество флуоресцентни етикети с видеоскорост с клетъчна разделителна способност, позволявайки отделни липидни капчици и микроваскулатура да бъдат изобразени едновременно при честота на кадрите 30 Hz и 512 x 512 пиксела полезрение.

„С възможността за изображения с видеоскорост непрекъснатото движение на чернодробната тъкан при живи мишки поради дишане и сърдечен ритъм може да бъде проследено в реално време и точно компенсирано“, каза Ким. "Това предостави изображения с висока разделителна способност без артефакти на движение на отделни липидни капчици с клетъчни и подклетъчни размери."

Промени в реално време в поведението на клетките

Ключ към системата за бързо изобразяване беше възможността за постигане на лазерно сканиране с растерни образци при 30 Hz. Според публикуваната статия на екипа това включва 36-фасетно полигонално огледало с алуминиево покритие, въртящо се с 480 оборота в секунда за бързоосно сканиране, и сканер с галваномирор, работещ при 30 Hz за бавноосно сканиране.

Изследователите също така включиха различни лазери, включително 488 и 640-нанометрови източници, заедно с четири високочувствителни оптични детектора в настройката. Това позволи на платформата да придобива многоцветни изображения и да улавя различните цветни флуоресцентни сонди, използвани за маркиране на липидните капчици и микроваскулатурата в черния дроб на живи мишки.

В опити платформата успешно визуализира характеристики на субклетъчно ниво в животните-модели, включително натрупване на макровезикуларни липидни капчици и свързаните с това последствия от клетъчната динамика. Такъв директен in vivo наблюдението на чернодробни липидни капчици може да разкрие неизвестни клетъчни и молекулярни механизми в патогенезата на NAFLD или за оценка на терапевтичните средства.

По-нататъшната работа сега ще включва изучаване на това как се променя чернодробната микросреда по време на прогресия на NAFLD чрез изобразяване на същата мишка с течение на времето и изображения на различни имунни клетки и липидни капчици, за да се разбере по-добре сложната чернодробна микросреда при прогресия на NAFLD.

"Нашият подход може да улови промени в реално време в клетъчното поведение и морфология, съдова структура и функция и пространствено-временната локализация на биологичните компоненти, като същевременно визуализира развитието на липидни капчици при прогресия на NAFLD", каза Ким. "Той също така позволява анализ на изключително сложното поведение на различни имунни клетки при напредване на NAFLD."