Журнал визуализированных экспериментов (JoVE) завершает 2011 год декабрьским выпуском, который начинается с чествования Всемирного дня борьбы со СПИДом статьей, посвященной визуализации структуры гликопротеинов оболочки ВИЧ, которые являются критическим компонентом пути вирусной инфекции.
Одним из ключевых методов определения структуры оболочки вириона является криоэлектронная томография. Перед использованием этого метода растворимый вирус должен быть витрифицирован на золотой сетке - процесс, который включает в себя добавление золота в вирусную суспензию, перенос этой суспензии в сетку и погружение сетки в жидкий этан. Вирусные частицы, присутствующие в тонкой пленке жидкости на поверхности решетки, замораживаются со скоростью более 100 000 К в секунду. После витрификации собранные образцы загружаются в электронный микроскоп и точно определенные области на сетке подвергаются воздействию сфокусированного электронного пучка, при этом сетка наклоняется. Серия наклонов, полученная в результате этих сеансов визуализации, состоит из сотен отдельных изображений, которые должны быть выровнены и усреднены для определения отдельных белков оболочки. Этот процесс, требующий больших вычислительных ресурсов, часто требует компьютерных кластеров, способных к параллельной обработке данных с удаленным доступом, таких как Biowulf от NIH.
После завершения, 3D-модели могут не только дать представление о структуре самих гликопротеинов оболочки, но также могут показать, как они взаимодействуют с другими белками, такими как нейтрализующее антитело B12, что является информацией, которая может сильно повлиять на дизайн вакцины.
Эта статья из лаборатории доктора Шрирама Субраманиама включает в себя вклад двадцати авторов, включая не только выпускников и постдоков, но и учащихся средних и старших классов, показывая, что вы никогда не слишком молоды, чтобы оказать влияние на борьбу с болезнью, которая заразила более 60 миллионов человек по всему миру.
В журнале "Клиническая и трансляционная медицина" JoVE представляет статью из Университетского колледжа Лондона и Оксфордского университета, в которой исследуются физиологические корреляты ноцицепции, или болевого ощущения, у младенцев. Как правило, младенцы реагируют на вредные раздражители плачем и изменением выражения лица – реакции, которые считаются вегетативными и зависят от подкорковых областей мозга.
Чтобы понять участие коры головного мозга и спинного мозга в детской ноцицепции, наши авторы сначала готовят младенцев к записи ЭЭГ и ЭМГ. Они также настраивают физиологический мониторинг и видеозапись, чтобы мимику младенца можно было связать с физиологическими данными. После оценки реакции младенца на нейтральные тактильные стимулы ребенка подвергают прокалыванию пятки – клинической процедуре, используемой для получения образцов крови у младенцев. После обработки данных можно сравнить электрические потенциалы между вредными и безвредными стимулами у этих младенцев, что, как мы надеемся, приведет к значимым выводам о том, как ноцицептивная информация интерпретируется новорожденными.
Раздел биоинженерии JoVE получает более клиническую направленность в декабре со статьей из Университета Висконсина, Мэдисон, которая включает в себя создание микрофлюидного устройства для изучения миграции раковых стволовых клеток. После проектирования устройства мастер-формы создаются с помощью фотолитографии для нанесения полидиметилсилоксана (PDMS) - кремнийорганического соединения, которое является прозрачным и биологически инертным, что делает его пригодным для применения в микрофлюидике с живыми клетками. В частности, наши авторы загружают опухолевые стволовые клетки, полученные из мультиформной глиобластомы, высокозлокачественного рака мозга, в разделенные устройства, а затем помещают их в специализированную систему визуализации, которая собирает данные в течение нескольких дней.
Видео от этих авторов показывает, что раковые стволовые клетки способны регулировать свою морфологию в микрофлюидных каналах с ограниченным размером так же, как они это делали бы в интерстициальном пространстве, а флюидная изоляция, ставшая возможной благодаря таким камерам, облегчает скрининг лекарств для потенциальных терапевтических средств, которые могут повлиять на миграцию раковых стволовых клеток.
В конце месяца JoVE отправляется во Францию, где исследователи из Института Пастера и Национального центра научных исследований иллюстрируют метод индуцирования канала-родопсина, активируемого светом ионного канала, в обонятельной луковице мышей, а также последующей стимуляции нейронов с помощью миниатюрного светоизлучающего диода (LED).
Наши авторы дают подробные пошаговые инструкции по приготовлению инъекционных игл и точной инъекции вируса в ростральный миграционный поток, место миграции взрослых нейробластов. Кроме того, они показывают, как миниатюрные светодиодные устройства для стимуляции изготавливаются, калибруются и имплантируются в черепное окно, подготовленное над колбой. В частности, наших авторов интересует, каким образом взрослые нейроны интегрируются в существующие обонятельные нейронные цепи, и они показывают, что светодиодная стимуляция у бодрствующих животных может привести к активации вирусно-трансдуцированных нейробластов в обонятельной луковице, которые мигрировали из рострального миграционного потока.
Эти видео-статьи включают в себя основные моменты JoVE за декабрь. Другие заслуживающие внимания предстоящие статьи иллюстрируют методы структурирования проводящих чернил в микроэлектроды, измерения цитозольного кальция в сократительных лимфатических зонах и визуализации нейрональных реакций на феромоны в вомероназальном органе.