Nowa metoda obrazowania pozwala szczegółowo uwidocznić ukryte mikroskopijne włókna
Naukowcy ze Stanford Medicine opracowali prostą, niedrogą technikę, która umożliwia niezwykle szczegółowe zobrazowanie mikroskopijnych włókien w tkankach. Nowa metoda – komputerowe obrazowanie rozproszonego światła (ComSLI) – otwiera drogę do ponownego wykorzystania archiwalnych preparatów histologicznych w badaniach nad chorobami i strukturą ludzkiego ciała.
Każda tkanka w ludzkim organizmie zawiera sieć włókien – mięśniowych, jelitowych czy nerwowych – które nadają jej kształt i wpływają na funkcjonowanie narządów. Zaburzenia tych struktur leżą u podstaw wielu chorób, w tym neurologicznych. Dotychczas jednak naukowcy mieli trudności z uchwyceniem kierunku i organizacji włókien w skali mikroskopowej.
ComSLI opiera się na prostej zasadzie fizyki – światło rozprasza się w różny sposób w zależności od orientacji mikroskopijnych struktur, przez które przechodzi. Obracając źródło światła LED i analizując wzory rozproszenia, naukowcy mogą zrekonstruować kierunek włókien w każdym mikroskopijnym punkcie próbki.
Technika ta wymaga jedynie kamery mikroskopowej i obrotowego oświetlenia, co czyni ją dostępną nawet dla mniejszych laboratoriów. Oprogramowanie tworzy kolorowe mapy orientacji włókien, pokazując ich gęstość i układ w tkance. W przeciwieństwie do innych metod, ComSLI działa niezależnie od sposobu przygotowania próbki – można ją stosować do materiałów utrwalonych w formalinie, zatopionych w parafinie, barwionych lub niebarwionych, nawet sprzed wielu dekad.
– Informacje o strukturze tkanki zawsze tam były, tylko ich nie widzieliśmy. ComSLI daje nam narzędzie, by je wreszcie odkryć – powiedział dr Marios Georgiadis, główny autor badania.
Technika szczególnie przydatna okazała się w badaniach nad mózgiem. Zespół Georgiadisa zdołał odwzorować mikrostrukturę całych fragmentów ludzkiego mózgu, w tym obszarów dotkniętych chorobami neurodegeneracyjnymi, jak choroba Alzheimera czy stwardnienie rozsiane.
W porównaniu próbek hipokampu zdrowych i chorych pacjentów widać było wyraźne różnice – w tkance osób z chorobą Alzheimera sieć włókien była znacznie uboższa, a kluczowe drogi sygnałowe prawie zanikły. Takie wizualne mapy pozwalają śledzić, jak choroba wpływa na obwody pamięciowe mózgu.
Zespół poszedł krok dalej – wykorzystał ComSLI do zbadania preparatu mózgu pochodzącego z 1904 roku. Mimo wieku próbki metoda ujawniła szczegóły sieci włókien, co pokazuje jej potencjał w analizie historycznych tkanek i rekonstrukcji przebiegu chorób sprzed dziesięcioleci.
Choć technika powstała z myślą o neuroobrazowaniu, sprawdziła się również w badaniach innych tkanek. W mięśniach języka ujawniła warstwowe ułożenie włókien odpowiadające ruchom i elastyczności, w kościach – kolagenowe włókna biegnące wzdłuż linii naprężeń, a w tętnicach – przeplatające się włókna kolagenowe i elastynowe, które zapewniają równowagę między wytrzymałością a sprężystością.
Możliwość mapowania włókien w różnych tkankach i gatunkach oznacza, że miliony archiwalnych preparatów mikroskopowych przechowywanych w laboratoriach na całym świecie mogą stać się źródłem nowych danych.
– Już teraz otrzymujemy prośby o skanowanie próbek i powielanie konfiguracji ComSLI. Marzymy o tym, by powrócić do starych archiwów mózgów, a nawet do preparatów znanych osób, i odkryć w nich informacje, które przez dziesięciolecia pozostawały ukryte. To właśnie w tym tkwi piękno ComSLI – podsumował Georgiadis.
Źródło: Stanford University
Czytaj też: Innowacyjne leczenie małych naczyń krwionośnych. Nowy rozdział w kardiologii
Grafika tytułowa: National Cancer Institute / Unsplash
