เคลียร์กายวิภาคด้วยเมาส์ซีทรู

เทคนิคใหม่ทำให้มองเห็นได้แปลกตาและมองเห็นร่างกายได้ดีขึ้น ก้อนเนื้อใสๆ ดูเหมือนลูกอมเหนียวๆ โปร่งแสงที่แปลกประหลาดซึ่งเคยปรุงด้วย piña colada แล้ว แต่นี่เป็นสิ่งที่คุณไม่อยากกินอย่างแน่นอน หยดที่มองเห็นได้นั้นครั้งหนึ่งเคยเป็นหนูใน เซลล์ 14 ส.ค. นักวิทยาศาสตร์ที่ Caltech ให้รายละเอียดเกี่ยวกับชุดวิธีการที่ยากซึ่งจำเป็นในการสร้างสัตว์ขนาดเล็ก เช่น หนูและหนูให้โปร่งแสงอย่างสมบูรณ์ นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามล้างเนื้อเยื่อเพื่อการสังเกตที่ดีขึ้นตั้งแต่ช่วงปี 1800 และเช่นเดียวกับวิทยาศาสตร์ทั้งหมด เทคนิคใหม่นี้สร้างขึ้นจากการทดลองก่อนหน้านี้ที่ทำในห้องปฏิบัติการที่หลากหลาย เทคนิคต่างๆ ทำให้สามารถจับภาพได้ทั้งที่สวยงามและน่าขยะแขยง และขั้นตอนจะสอนนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับกายวิภาคศาสตร์ให้มากขึ้นกว่าที่เคย

หากคุณต้องการทำให้สัตว์โปร่งใส 

ก่อนอื่นคุณต้องเอาชนะปัญหาที่หนักแน่น นั่นคือ ไขมัน กลุ่มนี้รวมถึงโมเลกุลที่จำเป็นต่อชีวิต เช่น ไขมัน โคเลสเตอรอล ไข และสเตียรอยด์ ลิปิดก่อตัวเป็นเยื่อหุ้มที่ล้อมรอบเซลล์ของเรา ฮอร์โมนที่ทำให้เราเติบโตและสืบพันธุ์ และอื่นๆ อีกมากมาย แต่ไขมันมีปัญหา คุณไม่สามารถมองเห็นผ่านพวกเขา

ดังนั้น ในการทำให้สิ่งมีชีวิตโปร่งใส คุณต้องกำจัดไขมันออก Bin Yang และเพื่อนร่วมงานในห้องทดลองของ Viviana Gradinaru ที่ Caltech ใช้ผงซักฟอกเพื่อละลายไขมัน เทคนิคนี้ใช้ CLARITY ซึ่งเป็นวิธีการที่ Gradinaru ช่วยพัฒนาในห้องทดลองของ Karl Deisseroth ที่ Stanford นักวิทยาศาสตร์ได้ทำให้สมองของหนูโปร่งใสโดยใช้ CLARITY

Gradinaru อธิบายว่าสำหรับอวัยวะที่ชัดเจน การละลายไขมันเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ “หากไม่มีไขมัน เนื้อเยื่อก็จะยุบตัวลง เราจึงต้องรักษาโครงสร้างของเนื้อเยื่อไว้” เธอกล่าว พวกเขาทำเช่นนี้โดยผสมอะคริลาไมด์ซึ่งเป็นสารเคมีที่เชื่อมโยงโปรตีนและโมเลกุลอื่น ๆ ในเนื้อเยื่อเข้าด้วยกันเพื่อสร้างเจล ซึ่งหมายความว่าสามารถละลายไขมันและปล่อยให้โครงสร้างไม่เสียหาย กลุ่มของ Gradinaru เรียกเทคนิคนี้ว่า PACT สำหรับ Passive CLARITY มันใช้เวลาสักครู่ การละลายไขมันในหนูหรือหนูทั้งตัวจะใช้เวลาหนึ่งถึงสองสัปดาห์

การเลือกผงซักฟอกเป็นสิ่งสำคัญในกระบวนการนี้ เทคนิคการหักบัญชีอื่น ๆ อีกมากมายทำให้อวัยวะโปร่งใสสวยงาม แต่ผงซักฟอกมักจะละลายสารเคมีอื่นๆ เช่นกัน รวมทั้งเครื่องหมายเรืองแสง แท็กเรืองแสงสามารถใช้เพื่อติดฉลากเซลล์หรือโปรตีนจำเพาะระหว่างการทดลองเพื่อเปรียบเทียบสภาวะต่างๆ และสังเกตการเปลี่ยนแปลง นักวิทยาศาสตร์ต้องการให้ฉลากเหล่านี้ยังคงสวยงามและสดใสในตัวอย่างที่เคลียร์ เทคนิคก่อนหน้านี้มีปัญหากับการพยายามหาผงซักฟอกที่จะทำให้อวัยวะทั้งหมดของร่างกายโปร่งใสอย่างมีประสิทธิภาพ โดยปล่อยให้แท็กเรืองแสงอยู่คนเดียว CLARITY เป็นหนึ่งในสิ่งที่ดีที่สุด โดยปล่อยให้แท็กไม่เสียหายในขณะที่ล้างสมองทั้งหมด

นอกจากนี้ยังมีระยะเวลาพอสมควรที่กระบวนการเหล่านี้ใช้ อวัยวะเดียวมีขนาดเล็ก และสารซักฟอกสามารถกระจายผ่านได้ค่อนข้างเร็ว แต่ทั้งตัว แม้แต่ตัวหนูตัวเล็ก ๆ ก็อาจใช้เวลานานเกินไป Gradinaru และกลุ่มของเธอตระหนักว่าทางเลือกที่ดีที่สุดคือการกระจายเลือด สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการผลักสารเคมี (เช่น น้ำยาทำความสะอาดของคุณ) ผ่านระบบไหลเวียนเลือดของสัตว์ภายใต้แรงกดดันอย่างต่อเนื่อง ระบบไหลเวียนโลหิตไหลเวียนไปทั่วร่างกาย ผงซักฟอกจึงไปได้ทุกที่ นักวิทยาศาสตร์เรียกวิธีนี้ว่า PARS สำหรับการปล่อยสารช่วยกระจาย

เมื่อเนื้อเยื่อโปร่งใสแล้ว 

ห้องทดลองของ Gradinaru จะฝังเนื้อเยื่อไว้ในสารละลายที่ทำให้มองเห็นและถ่ายภาพได้ง่าย ผลลัพธ์ที่ได้คือเมาส์หรือหนูซีทรูที่สามารถติดฉลากด้วยสีย้อมเรืองแสงได้ เนื้อเยื่อมีความชัดเจนมากจนนักวิจัยทำมุมเพื่อตรวจจับ RNA เส้นเดียว Gradinaru กล่าว พวกเขายังใช้เทคนิคนี้ในการแยกและติดฉลากเซลล์มะเร็งจากการตรวจชิ้นเนื้อมะเร็งผิวหนังของมนุษย์

Gradinaru มีความหวังสูงสำหรับวิธีการนี้ “เราสามารถหาแผนที่ที่ดีกว่าสำหรับเครือข่ายประสาทได้” เธอกล่าว “สิ่งมีชีวิตทั้งตัวที่โปร่งใสมีประโยชน์อย่างยิ่งในการทำแผนที่การกระจายและเอกลักษณ์ของเส้นประสาทส่วนปลายที่อวัยวะเป้าหมาย”

การทำแผนที่จุดสิ้นสุดของเส้นประสาทอย่างละเอียดสามารถให้วิธีการที่ดีกว่าในการกระตุ้นด้วยไฟฟ้า ซึ่งอาจช่วยในการรักษาความผิดปกติต่างๆ เช่น ไมเกรน โรคลมบ้าหมู และภาวะซึมเศร้า Deisseroth ยังหวังว่าเทคนิคนี้จะช่วยในการ “ศึกษาความก้าวหน้าของมะเร็งทั้งร่างกาย” และช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจถึงพัฒนาการและอายุของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมได้ดีขึ้น

แม้ว่าหนูและหนูที่ชัดเจนจะให้รายละเอียดที่น่าทึ่ง แต่ก็มีข้อจำกัดเช่นกัน ข้อจำกัดหลัก: เทคนิคนี้ต้องใช้สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ตายแล้ว “เนื่องจากเนื้อเยื่อทั้งหมดเป็นการชันสูตรพลิกศพ เราจึงไม่สามารถตรวจสอบปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นตามเวลาจริงได้ เราสามารถรับสแนปชอตได้” Gradinaru อธิบาย ความสามารถในการกำจัดสัตว์ที่มีชีวิตจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถมองเห็นร่างกายทั้งหมด ทำงานจนถึงระดับโมเลกุลได้แบบเรียลไทม์

หนูหรือหนูมีชีวิตที่โปร่งใสอย่างสมบูรณ์ (และภาพยนตร์สยองขวัญประกอบ) น่าจะเป็นหนทางอีกยาวไกลในอนาคต ถึงกระนั้นเทคนิคปัจจุบันช่วยให้นักวิทยาศาสตร์มองเห็นร่างกายได้ดีขึ้นกว่าเดิม เมาส์ที่ดูเหนียวเหนอะหนะอาจดูแปลก แต่ก็เป็นโอกาสใหม่ที่น่าประทับใจในการเสริมสร้างความเข้าใจในร่างกายของเราและตัวเราเอง