Lampen benutzen, um Biologie zu beleuchten

Dieser Zeit des Jahres, Lichter erhellen unsere Häuser und unsere Ferien Glanz verleihen. Das ganze Jahr über, verwenden Wissenschaftler gefördert durch die National Institutes of Health Licht um wichtige biologische Prozesse, von der das Innenleben der Zellen, um die komplexe Aktivität des Gehirns zu beleuchten. Hier ist ein Blick auf nur einige der Möglichkeiten, die neue Licht-basierte Werkzeuge unser Verständnis von lebenden Systemen und Satz das Stadium für zukünftige medizinische Fortschritte vertieft haben.

Visualisierung der viralen Aktivität

Was aussieht wie ein buntes Muster produziert, wie Licht ein Kaleidoskop betritt, ist ein Bild einer Zelle mit respiratory syncytial Virus (RSV) beleuchtet durch eine neue fluoreszierende Sonde namens MTRIPS (multiplizieren Sie beschriftete vierwertigen RNA bildgebende Sonden) infiziert.

Obwohl bei den meisten Kindern relativ harmlos, kann RSV zu Bronchitis und Lungenentzündung in anderen führen. Philip Santangelo des Georgia Institute of Technology und Emory Universität, zusammen mit Kollegen bundesweit, verwendet MTRIPS, um einen genaueren Blick auf den Lebenszyklus des Virus zu gewinnen.

Nach der Einführung in die RSV-infizierten Zellen MTRIPS verriegelte auf das Erbgut der einzelnen Viruspartikel (im Bild rot), so dass sie leuchten. So konnten die Forscher, Eintrag, Montage und Replikation des RSV in lebenden Zellen zu folgen.

Die Erkenntnisse aus der neuen Bildgebungstechnik könnte dazu beitragen, dass die Wissenschaftler entwickeln antivirale Medikamente oder Impfstoffe, die die Ausbreitung der RSV einschränken könnte. Wissenschaftler können auch den Ansatz verwenden, um andere Viren wie Grippe und Ebola zu studieren können.

Aufleuchten der Gehirnzellen

Die Nervenzellen oder Neuronen, in diesem Bild der Maus Hirngewebe Leuchten in blau und rot durch lichtempfindliche Proteine, sogenannte Opsins, die ursprünglich in Algen entdeckt wurden.

Wie bestimmte Gruppen von Neuronen beeinflussen Aktivität des Gehirns zu studieren, verwenden Wissenschaftler Opsins als Schalter für das Drehen der Zellen ein- und ausschalten. Zuerst, sie lenken die Neuronen zu bestimmten Opsins, produzieren die meisten von denen reagieren auf Licht im Bereich von blau-grün. Sie leuchten dann Licht auf die Zellen. Die Opsins spüren, das Licht und durch die Veränderung der elektrischen Spannung der Neuronen reagieren. Je nach dem Opsin ausgewählt wird die Änderung der Spannung das Neuron deaktivieren oder aktivieren Sie es.

Ein Forscherteam unter der Leitung von Ed Boyden des Massachusetts Institute of Technology und Gane Ka-Shu Wong von der University of Alberta entdeckte ein Opsin, die in erster Linie auf rotes Licht reagiert. Wie in diesem Bild gezeigt, können die Wissenschaftler der verschiedenen Opsins Sie zwei Gruppen von Neuronen gleichzeitig ändern bietet einen umfassenderen Blick auf wie die zwei Gruppen von Zellen im Gehirn interagieren.

Ein weiterer Vorteil der neuen Opsin ist, dass das rote Licht verwendet, um seine Tätigkeit weniger schädigt Gewebe als blau-grünes Licht. Dieses Merkmal kann das Opsin ein nützliches Werkzeug für Wissenschaftler, die nach Möglichkeiten zur Behandlung von degenerierten Netzhaut lassen; Ergebnisse aus tierexperimentellen Studien haben bereits gezeigt, dass einige Opsins, beim Einlegen in Netzhautzellen, Lichtempfindlichkeit wiederherstellen helfen können.

Tracking-einen wichtigen Akteur in der Krebstherapie zu verbreiten

In diesem Bild eine Krebszelle verwendeten die Forscher eine neue Biosensor zu leuchten Rac1, ein Molekül in Zelle Bewegung beteiligt und die Ausbreitung von Krebszellen auf andere Teile des Körpers.

Krebszellen Reisen von einem primären Tumor mit Invadopodia, Fuß-Vorsprünge, die umgebende Bindegewebe durchbrechen. Invadopodia sind getrieben von Protein-Fasern, die immer wieder zu wachsen und zu zerlegen. Unter der Leitung von Louis Hodgson vom Albert Einstein College of Medicine Forscher vermutet, dass Rac1 eine in diesem Bau-Ausfall-Zyklus, Rolle könnte so sie einen fluoreszierenden Biosensor entwickelten um ihre Aktivitäten zu verfolgen. Sie verwendet dann die Biosensor hoch invasiven Brustkrebs-Zellen genommen von Nagern und Menschen zu studieren. Die Wissenschaftler beobachteten Invadopodia bilden, wenn Rac1 Aktivität niedrig war und verschwinden, wenn es hoch war. Sie bestätigt dann, dass ihre Ergebnisse wenn sie für Rac1 verantwortliche Gen heruntergefahren und sah die Invadopodia auf unbestimmte Zeit intakt bleiben.

Forscher hoffen nun, eine Möglichkeit zum Rac1 in Krebszellen ausschalten, ohne Unterbrechung seine Funktion in den Rest des Körpers zu finden.

This in Life Science-Artikel wurde bereitgestellt, um LiveScience in Zusammenarbeit mit der Nationales Institut der allgemeinen medizinischen Wissenschaften und ein Teil der National Institutes of Health .