Ny tredimensionell avbildningsmetod öppnar flera forskningsfält
En ny metod för 3D-avbildning och kvantifiering av biologiska preparat tio gånger större än gränsen för ett traditionellt konfokalmikroskop presenteras nu av umeåforskare i tidskriften Nature Methods.
Kunskap om den tredimensionella organisationen av vävnader och organ är av stor betydelse för en majoritet av livsvetenskaperna. Traditionella biologiska avbildningstekniker är begränsade av flera faktorer, som t.ex. vävnadens optiska egenskaper och tillgång till biologiska markörer. En viktig utmaning i sammanhanget har varit att kunna skapa tredimensionella avbildningar av specifika geners och proteiners uttryck i större biologiska preparat. Lika komplicerat har det varit att kunna mäta massan/volymen av de celler eller strukturer som uttrycker t.ex. ett specifikt protein i ett visst organ.
Studien som nu presenteras under ledning av docent Ulf Ahlgren vid Umeå Center för Molekylär Medicin (UCMM, www.umu.se/ucmm), i samarbete med dr James Sharpe vid Centre for Genomic Regulation i Barcelona och professor Dan Holmberg vid Inst. för medicinsk biovetenskap, beskriver en vidareutveckling av den teknik för optisk projektionstomografi (OPT) som de två förstnämnda var med och beskrev i tidskriften Science för fyra år sedan. Forskarna har genom kombinerade förbättringar i bl.a. provbehandling och tomografisk databearbetning utvecklat en metod som gör det möjligt att skapa 3D-avbildningar av specifikt infärgade centimeterstora preparat, t.ex. organ från vuxna möss och råttor.
Vidare beskriver forskarna hur den nya metoden kan användas för att automatiskt mäta antalet och volymen av specifikt infärgade strukturer i ett större biologiskt preparat. Tekniken kräver inga speciellt utvecklade biologiska markörämnen, utan fungerar med antikroppar som rutinmässigt används i många forskningslaboratorer. I artikeln exemplifierar de teknikens möjligheter genom att följa nedbrytningen av de insulinproducerande cellerna i intakta bukspottkörtlar från en musmodell för typ 1-diabetes. De påvisar på detta sätt en direkt koppling mellan volymen återstående insulinproducerande celler och utvecklingen av diabetiska symptom.
Forskarna räknar med att deras metod kommer att kunna användas för att studera ett stort antal medicinska och biologiska frågeställningar. Detta kan komma att inkludera skilda områden som blodkärlsbildning i tumörmodeller, analys av biopsier tagna vid sjukdom (t.ex. vid skrumplever) och autoimmuna infiltrationsförlopp. Övriga medförfattare på artikeln är Tomas Alanentalo, Amir Asayesh, Christina Lorén (alla UCMM) samt Harris Morrison (MRC, HGU, Edinburgh).
Exempel på bilder framställda med hjälp av den nya tekniken:
http://www.umu.se/medfak/aktuellt/bilder/hjarna.jpg
Virtuell snittning av intakt mushjärna med hjälp av OPT-tekniken, 2 dagar efter födelse. Hjärnan är inmärkt för neuronmarkör Isl-1.
http://www.umu.se/medfak/aktuellt/bilder/bukspottkortlar.jpg
OPT-bild av vuxen bukspottkörtel (pankreas) från normal (vänster) och klart diabetisk mus (NOD-mus, en modell för diabetes). Bukspottkörtlarna är inmärkta för insulin (rött).
http://www.umu.se/medfak/aktuellt/bilder/bukspottkortel.jpg
Virtuellt snitt av vuxen pankreas hos normal mus med hjälp av OPT-teknik. Inmärkt för insulin (rött). Gäller även filmen, se länk nedan.
En porträttbild på Ulf Ahlgren finns att ladda ned från http://www.umu.se/medfak/aktuellt/bilder/ahlgren_ulf.jpg.
Rörliga bilder framställda med samma teknik återfinns på http://ucmm.cs.it-norr.com/Research/Ulf/Bilder/adultpancreas.mov. Filmen visar – för första gången – den fullständiga utbredningen av de insulinproducerande s. k. Langerhanska cellöarna (färgade röda i filmen) i bukspottkörteln (pankreas) hos en vuxen mus.
Kontaktinformation
För mer information, kontakta Ulf Ahlgren på e-post ulf.ahlgren@ucmm.umu.se eller telefon 090-785 44 34 eller 070-220 92 28.
