Tin tức

Công nghệ microdissection phân tích laser đã không thể thiếu trong bản đồ phiên mã của các tế bào thần kinh hình trục chính trong não người.

CAS Côn Minh Viện Động vật học, đã thông báo rằng nhóm nghiên cứu SU Bing và Đại học Trung ương cho các trung tâm dân tộc Trung Quốc Nhân Ngân hàng Brain về việc sử dụng Microdissection laser và vi mẫu công nghệ RNA chuỗi, để giải quyết các nếp cuộn cingulate phía trước có nguồn gốc từ não người Bản đồ phiên mã của các tế bào thần kinh hình trục chính. Các kết quả có liên quan đã được công bố trên tạp chí sinh học thần kinh nổi tiếng quốc tế Cerebral Cortex.

Viện Động vật học Côn Minh, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, gần đây đã công bố rằng nhóm nghiên cứu của Viện Tội và Trung tâm Ngân hàng Não người Trung Quốc của Đại học Quốc gia Nam Trung Bộ đã sử dụng công nghệ vi mô laser và công nghệ giải trình tự RNA mẫu vi mô để phân tích cột sống từ não người. Bản đồ phiên mã của tế bào thần kinh. Dự án đã được tài trợ bởi dự án thí điểm của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và Quỹ Khoa học Tự nhiên Quốc gia Trung Quốc. Kết quả có liên quan đã được công bố trên tạp chí sinh học thần kinh nổi tiếng quốc tế Cerebral Cortex.

 

Đọc thêm:  cắt laser kim loại tại bình tâncắt laser kim loại tại tân bìnhcắt laser kim loại tân bình

 

Giới thiệu dự án

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng bộ não linh trưởng như khỉ, vượn và người ở Thế giới cũ đã phát triển một loại tế bào thần kinh mới gọi là tế bào thần kinh hình trục chính (VEN). Số lượng VEN trong não người là cao nhất, nhưng ở khỉ Thế giới mới, v.v. Không có tế bào thần kinh như vậy trong linh trưởng ban đầu. Các nhà thần kinh học suy đoán rằng VEN có thể tham gia vào các chức năng nhận thức tiên tiến như khả năng nhận thức của con người, nhưng do những hạn chế của phân phối VEN trong não (chỉ tập trung ở xương hàm trước và xương sống trước) và về mặt kỹ thuật Những hạn chế của điều này, mọi người hầu như không biết gì về chức năng chính xác của VEN. Do đó, xây dựng bản đồ phiên mã của loại tế bào này là một công việc cơ bản quan trọng để hiểu chức năng của các tế bào.

Sử dụng công nghệ giải trình tự RNA và micro-sample micro-laser, nhóm nghiên cứu đã tìm thấy hơn 300 gen có biểu hiện cụ thể VEN tăng hoặc giảm và xác định bốn gen đánh dấu VEN mới. Phân tích sâu hơn về dữ liệu phiên mã cho thấy các gen này có liên quan chặt chẽ đến sự phát triển hình thái (như nhánh nhánh và sự myelin hóa) và chức năng (chẳng hạn như các bệnh liên quan đến xã hội ở người). Phân tích bản đồ phiên mã VEN của con người cung cấp dữ liệu cơ bản quan trọng để hiểu các tế bào thần kinh như vậy đóng vai trò quan trọng trong quá trình tiến hóa của bộ não linh trưởng và nguồn gốc của bộ não con người, cũng như nghiên cứu các bệnh lý thần kinh ở người (như tự kỷ, v.v.). Cơ chế bệnh sinh cung cấp thông tin quan trọng.

Trong nghiên cứu này, microdissection đã đóng một vai trò quan trọng trong việc tách các tế bào và trích xuất RNA.

Phát triển công nghệ microdissection laser

Microdissection là một công nghệ mới được phát triển vào đầu những năm 1990, cắt giảm hàng trăm, hàng chục tế bào hoặc thậm chí các tế bào riêng lẻ từ bất kỳ khu vực nào của các phần mô hoặc phết tế bào. Các nghiên cứu sinh học phân tử liên quan sau đó như PCR, PCR thời gian thực, proteomics và các kỹ thuật phân tích khác. Sự phát triển của microdissection đã trải qua bốn giai đoạn: microdissection trực tiếp thủ công, microdissection hỗ trợ cơ học, microdissection điều khiển thủy lực và microdissection.

Blob.png

Nền tảng microdissection Laser

Hình ảnh từ trang web chính thức của Leica microsystems

Năm 1996, Viện Ung thư Quốc gia thuộc Viện Y tế Quốc gia đã phát triển công nghệ microdissection bắt tia laser dựa trên nguyên tắc phim tan chảy gần  để phân tách tế bào động vật và phân tích DNA và RNA. Năm sau, Arcturus Engineering của Hoa Kỳ đã phát triển thành công một hệ thống microdissection bắt laser và đạt được doanh số thương mại. Sau năm năm nữa, microdissection bắt laser đã được áp dụng thành công trong nghiên cứu thực vật và công nghệ này đã nhanh chóng được phát triển và sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu sinh học. Microdissection cho phép các tế bào đích quan sát dưới kính hiển vi được loại bỏ trực tiếp bằng laser. So với các kỹ thuật trước đó, kỹ thuật này nhanh, đơn giản, chính xác, cụ thể, chính xác và hình thái tế bào vẫn còn nguyên vẹn. Cấu trúc phân tử vẫn còn nguyên và như vậy.

Nguyên lý của microdissection

Hiện nay, microdissection có thể được chia thành hai loại theo loại laser và nguyên lý kỹ thuật, đó là LCM (microdissection laser) dựa trên laser cận hồng ngoại (bước sóng 810nm) và LMD dựa trên laser cực tím (bước sóng 337-355nm). Laser microdissection) hai. Dự án bản đồ sao chép nơ-ron hình trục chính được đề cập ở trên sử dụng công nghệ LCM.

Hệ thống LCM bao gồm kính hiển vi đảo ngược, diode laser hồng ngoại trạng thái rắn , bộ điều khiển laser, cần điều khiển giai đoạn kính hiển vi (trượt cố định), camera kết hợp điện và màn hình màu. Màng nhựa nhiệt dẻo (ethylene vinyl acetate, EVA) được sử dụng để chụp các tế bào đích thường có đường kính 6 mm và được phủ trên một nắp nhựa trong, khớp với ống ly tâm 0,5 ml tiêu chuẩn được sử dụng trong các thí nghiệm tiếp theo.

Nguyên lý của công nghệ LCM là treo ống thu thập được điều khiển bởi cánh tay robot phía trên phần mô. Bề mặt nắp nhựa của ống thu thập có một lớp màng nhiệt dẻo (đỉnh hấp thụ cực đại gần với bước sóng laser hồng ngoại). Sau khi chọn các tế bào đích dưới kính hiển vi, sau khi chọn các tế bào đích dưới kính hiển vi, Xung laserhồng ngoại năng lượng thấp được phát ra , và sự gia tăng nhiệt độ tức thời làm cho màng EVA tan chảy và bám dính vào tế bào đích và sau đó nhanh chóng đông cứng lại. Các tế bào đích sau đó bám dính vào màng eva trên bề mặt nắp nhựa và được gỡ bỏ bằng nắp nhựa.

 

Hệ thống treo cánh tay điều khiển nắp nhựa được phủ một lớp nhựa nhiệt dẻo và đặt nó vào khu vực mục tiêu trên phần mô bị mất nước. Các tế bào đích được chọn dưới kính hiển vi, và một xung laser được phát ra , và màng EVA bị nóng chảy cục bộ do tăng nhiệt độ tức thời. Màng eva nóng chảy thâm nhập vào các khoảng kẽ nhỏ của lát cắt và dính vào các tế bào đích trong vài mili giây và nhanh chóng đông cứng lại. Xung laser thường tồn tại trong 0,5 đến 5,0 mili giây và có thể được lặp lại nhiều lần trên bề mặt của nắp nhựa. Khi độ bám dính của mô với màng vượt quá độ bám dính của nó với slide, nó có thể được tách ra nhanh chóng. Một số lượng lớn các tế bào đích. Nắp nhựa được đặt trên ống ly tâm đệm, và các tế bào được tách ra được chuyển sang ống ly tâm để phân tích các đặc tính sinh học phân tử của các tế bào đích cho các nghiên cứu tiếp theo.

Màng eva dày khoảng 100 đến 200 andm và hấp thụ phần lớn năng lượng do tia laser tạo ra . Nhiệt độ của vùng chiếu xạ tia laser được tăng lên 90 ° C ngay lập tức và được làm lạnh nhanh chóng sau vài mili giây để đảm bảo rằng các đại phân tử sinh học không bị phá hủy. Việc sử dụng laser hồng ngoại năng lượng thấp cũng tránh được sự xuất hiện của các phản ứng quang hóa gây tổn hại.

Ưu điểm của LCM là nhanh, đơn giản, chính xác, không gây ô nhiễm và áp dụng cho mọi loại slide, đặc biệt là với ánh sáng cận hồng ngoại năng lượng thấp. Không tiếp xúc trực tiếp với mẫu, phần lớn năng lượng phát ra từ laser được hấp thụ bởi màng nhựa nhiệt dẻo. Các mẫu có ít ảnh hưởng.

Kỹ thuật LMD yêu cầu mẫu thử phải được cắt lên một phiến màng mỏng hoặc một phiến kính được phủ phim. Tia cực tím xung (UV-A) được tập trung vào lát cắt bởi thấu kính vật kính và di chuyển dọc theo rìa của khu vực mục tiêu để cắt các tế bào trong khu vực được chọn và các mô xung quanh vẫn còn nguyên vẹn. Do bước sóng của tia cực tím rất gần với đỉnh hấp thụ của mô sinh học, nên nó thường được sử dụng để cắt mô mẫu dày hơn.

Ứng dụng công nghệ microdissection

Hiện nay, công nghệ microdissection đã tạo ra những bước đột phá trong công nghệ microdissection trước đây và được sử dụng rộng rãi trong khoa học thần kinh, nghiên cứu ung thư, phân tích thực vật, khoa học pháp y hoặc nghiên cứu khí hậu. Phương pháp này cũng phù hợp cho các hoạt động nuôi cấy tế bào hoặc khắc trên kính hiển vi. Mặc dù việc sử dụng ứng dụng ngày càng tăng, vẫn có một số vấn đề cần giải quyết, như chi phí thiết bị, quan sát hình thái của các tế bào thông qua việc cố định và nhuộm màu trong quá trình cắt mô, có thể ảnh hưởng đến trạng thái của tế bào và thay đổi RNA và protein.

Hiện tại có bốn công ty trên thị trường cung cấp các nền tảng microdissection, đó là Thermo Fisher ở Hoa Kỳ, Leica ở Đức, Zeiss ở Đức và MMI ở Thụy Sĩ và Arcturus , hệ thống microdissection laser thương mại đầu tiên trên thế giới. Nó được mua lại bởi Thermo Fisher vào năm 2010. ArcturusXT hàng đầu của Thermo Fisher là công cụ microdissection duy nhất kết hợp LCM dựa trên hồng ngoại với cắt laser LMD dựa trên UV , trong khi Zeiss, Leica và MMI chỉ có thể sử dụng laser UV để cắt các tế bào đích. Thu thập.

Hệ thống Microdissection Laser ArcturusXT có một nền tảng mở có thể được nâng cấp và mở rộng để đáp ứng nhu cầu nghiên cứu thay đổi. Ví dụ, giao diện kính hiển vi mở của nó cho phép người dùng sửa đổi hệ thống để thêm camera có độ phân giải cao để có hình ảnh chính xác hơn. Thiết kế hệ thống mở cũng cho phép dễ dàng trao đổi các phần chèn sân khấu để phù hợp với các định dạng mẫu khác nhau, chẳng hạn như các slide lớn hơn cho nghiên cứu sinh học thần kinh.

Leica cung cấp các hệ thống microdissection laser LMD6500 và LMD7000, sử dụng laser UV để phân tách khu vực mục tiêu dưới đầu kính hiển vi và thu thập mẫu bằng trọng lực bằng phương pháp nhẹ nhàng này. Trong cả hai hệ thống Leica, các thành phần quang học có độ chính xác cao được sử dụng để điều khiển chuyển động của tia laser. Tiêu điểm chùm tia có chức năng hiệu chỉnh tự động chuyển đổi giữa chế độ hoàn toàn tự động và chế độ tương tác trong khi giai đoạn kính hiển vi và bản thân mẫu vẫn đứng yên. Thông qua phương pháp được cấp bằng sáng chế này, một độ chính xác bất ngờ có thể đạt được.

MMI của Thụy Sĩ chủ yếu thúc đẩy hệ thống phân loại tế bào đơn CellEctor Plus và hệ thống microdissection laser CellCut Plus, sử dụng tia cực tím trạng thái rắn để cắt và thu thập các tế bào đích trong các mẫu như các phần mô. Trong toàn bộ quá trình phân tách, tia laser không tiếp xúc với mẫu được tách ra và thiệt hại cho mẫu là nhỏ, do đó đảm bảo tính toàn vẹn của RNA mẫu. Hệ thống này sử dụng công nghệ PTP (Định vị mục tiêu được xác định trước) trong bộ sưu tập mẫu để phân chia nắp nhớt thành nhiều khu vực, đồng thời gắn và thu thập cùng loại tế bào trong phần mô để cải thiện hiệu quả thu thập mẫu và tiết kiệm chi phí; Đảm bảo rằng có đủ cỡ mẫu cho các thí nghiệm axit nucleic và protein hạ lưu.

PALM MicroBeam của Zeiss cũng sử dụng chùm tia laser tập trung để cắt đồng đỏ thanh trònđồng thau c3604 và tách các mẫu, nhưng nó thu thập các mẫu theo một cách đặc biệt. Các tế bào bị bắn phá vào ống bởi một sóng áp suất gây ra bằng laser. Công suất phóng của MicroBeam giống như một vụ nổ vi mô do ánh sáng chiếu vào mẫu của bạn và sóng xung kích tạo ra mô đẩy lên. Đối với các khu vực lớn hơn, MicroBeam cũng có thể sử dụng nắp ống nhớt.

Các tin khác