Avanços na pesquisa de redes neurais
O desenvolvimento da biologia molecular nos permitiu modificar geneticamente certos tipos de células e, assim, entender melhor seu comportamento. Isso fez um grande progresso na compreensão da biologia dos seres vivos. Mas, para entender completamente os processos de saúde e doença, é essencial conhecer também as interações entre os diferentes tipos de células.
Vários avanços tecnológicos permitiram grandes progressos neste estudo. Uma das ferramentas mais importantes são os vetores virais. Os vetores virais são derivados de um vírus que pode inserir as informações genéticas desejadas em células específicas. Os genes podem expressar proteínas que ajudam na visualização, como proteínas; ou genes que permitem ativar uma função, como indicadores de tensão, indicadores de cálcio. Ou através de métodos optogenéticos ou farmacogenéticos.
Um caso de particular interesse é o do sistema nervoso dos organismos. Considera-se de grande relevância entender a maneira pela qual os diferentes neurônios se comunicam. Para isso, os vírus neurotrópicos são usados como vetores, uma vez que se proliferam através de neurônios que estão sinapticamente conectados. Dessa maneira, é possível monitorar as conexões neuronais no mesmo hemisfério cerebral e entre eles. Os vetores virais podem ser geneticamente modificados para afetar populações definidas de neurônios, pré- ou pós-sinápticos ao local da infecção inicial, bem como selecionar apenas neurônios monossinápticos.
Entre os fatores a serem considerados na seleção de vetores virais estão os sorotipos de vírus, sua compatibilidade com as espécies, o tamanho de seu genoma e o tipo de bases (RNA ou DNA) que o compõem, a velocidade e o nível de expressão, a toxicidade e seleção de promotores apropriados. A combinação desses fatores permite controlar sua incorporação no tipo de célula desejado e sua expressão em níveis apropriados para detecção.
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Uma técnica complementar ao uso de vetores virais é o clareamento de tecidos. Essa técnica permite observar interações induzidas em células geneticamente modificadas com menos interferência. É especialmente útil no estudo de estruturas do sistema nervoso, pois permite distinguir claramente as redes de neurônios interconectados, mesmo em locais onde eles formam feixes.
Embora as técnicas de clareamento de tecidos tenham sido aplicadas desde o século passado, atualmente são usados reagentes que reduzem a opacidade do tecido, preservando a maioria das estruturas de proteínas e ácidos nucleicos. Isso permite que a fluorescência endógena seja detectada em órgãos inteiros, ou mesmo em organismos inteiros, usando técnicas de microscopia confocal ou multifotônica.
Na FUJIFILM Wako, oferecemos os seguintes kits para clareamento de tecidos:
Kit SeeDB (See Deep Brain) [291-79601]
O método de SeeDBpossibilita o clareamento do tecido cerebral previamente fixado em paraformaldeído. O procedimento leva entre 60 a 96 horas, dependendo da espessura da amostra. Este método preserva a fluorescência de proteínas e outros marcadores, permitindo uma análise detalhada das redes neurais.
CUBIC (290-80801)
O método CUBIC permite o clareamento de todos os tipos de órgãos, por exemplo: cérebro, coração, pulmões, rins, fígado e linfonodos, uma vez fixados com paraformaldeído e tampão fosfato. Este método também inclui um algoritmo para a análise das imagens obtidas por microscopia de fluorescência de folhas de luz (LSFM), permitindo que a imagem 3D seja reconstituída.
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Bibliografia:
- Nassi, J. J., Cepko, C. L., Born, R. T., & Beier, K. T. (2015). Neuroanatomy goes viral!. Frontiers in neuroanatomy, 9, 80.
- Susaki, E. A., Tainaka, K., Perrin, D., Yukinaga, H., Kuno, A., & Ueda, H. R. (2015). Advanced CUBIC protocols for whole-brain and whole-body clearing and imaging. Nature protocols, 10(11), 1709.
- Treweek, J. B., & Gradinaru, V. (2016). Extracting structural and functional features of widely distributed biological circuits with single cell resolution via tissue clearing and delivery vectors. Current opinion in biotechnology, 40, 193-207.