Die April-Ausgabe des Journal of Visualized Experiments (JoVE) enthält einen Artikel, der ein Labor von der University of Miami in Ohio bis zum Lake Bonney begleitet – einen dauerhaft eisbedeckten Salzsee in der Antarktis. Nur wenige Organismen können die harschen Bedingungen unter dem Eis überleben, wo Licht, Wärme und Kohlenstoffquellen äußerst knapp sind. Einkellige Mikroorganismen, sogenannte Protisten, stellen die Hauptgruppe der Mikroben dar, die unterhalb des Lake Bonney leben, und sind in der Lage, Kohlenstoff über die Photosynthese in den Kreislauf des Lebens einzubringen.
Nachdem der geeignete Probenahmestandort bestimmt wurde, bohren und schmelzen unsere Autoren durch das Eis, um Proben aus verschiedenen Tiefen der chemisch geschichteten Wassersäule des Sees zu entnehmen. Sobald die Proben gesammelt sind, werden sie in ein Feldlabor gebracht, wo sie filtriert und stabilisiert werden. Nach der Aufbereitung werden die in der Wasserprobe vorhandenen Mikroben zur weiteren Experimentierung kultiviert. Beispielsweise zeigen unsere Autoren, dass ihre Anreicherungskulturen photosynthetische Aktivität bewahren, und zukünftige Experimente sollten dazu beitragen, die Physiologie von Protisten sowie die Auswirkungen solcher Organismen auf den globalen geochemischen Kreislauf besser zu verstehen.
In der klinischen und translationellen Medizin widmet sich JoVE der stereotaktischen Strahlentherapie des Körpers, oder SBRT, zur Behandlung von gynäkologischen Tumoren. SBRT ist eine minimalinvasive Form der Krebsbehandlung, die auf Strahlung angewiesen ist, die von einem an einem Roboterarm montierten Linearbeschleuniger geliefert wird, um Tumore biologisch zu inaktivieren.
Unsere Autoren vom Case Medical Center erklären, wie goldene Markierungspunkte für Weichgewebe in verschiedenen Tiefen um das Tumorziel herum basierend auf der Bildgebung mittels Computertomographie platziert werden. Während einer Behandlungsplanungssitzung werden CT- und PET-Bilder aufgenommen und anschließend überlagert. Anhand dieser Bilder legen sowohl Strahlen- als auch gynäkologische Onkologen die Tumorvolumina fest, die während der Therapie anvisiert werden sollen, und begrenzen dabei die umgebenden gesunden Strukturen, die geschont werden sollten. Zu Beginn der Behandlung erfasst ein Ziellokalisierungssystem die Markierungspunkte mittels röntgenbildgebender Querebenenabbildung, und die Position der Marker wird mit zuvor gewonnenen Bilddaten verglichen.
Während der Behandlung verfolgen Leuchtdioden die Bewegung des Patienten, um dessen Atemmuster mit der Position der Fiducial-Marker zu korrelieren, sodass die Strahlung präzise appliziert werden kann. Indem sie die mit der Immobilisierung des Patienten verbundenen Komplikationen überwinden, zeigen unsere Autoren, dass ihr Verfahren der stereotaktischen Strahlentherapie die Strahlung exakt auf das Zielvolumen ausrichten kann, während die Dosisbelastung benachbarter Strukturen begrenzt wird.
In unserem Bereich Bioengineering stellt JoVE einen Artikel vor, der die Herstellung biokompatibler Substrate aus Seidenraupenkokons beschreibt. Zunächst werden Kokons auf Kontaminationen überprüft und verarbeitet, um einen Seidenextrakt zu gewinnen. Der Extrakt wird auf eine PDMS-Form gegeben, die so konzipiert ist, dass sie beim Trocknen des Seidenfilms auf ihrer Oberfläche ein Muster erzeugt. Nach dem Trocknen wird der Seidenfilm einem Verfahren namens Wasserglühung unterzogen, wodurch der Film transparent wird und sich hervorragend für die Mikroskopie eignet. Nach der Zellseeding auf den Filmen zeigen unsere Autoren, dass die Verfolgung der Zellmigration auf dem mikrostrukturierten Seidensubstrat genauso einfach ist wie auf herkömmlicheren Zellkulturoberflächen. Die Biokompatibilität der Seidenfilme sowie ihr Potenzial, chemisch und strukturell modifiziert zu werden, machen sie zu attraktiven Kandidatenmaterialien für Anwendungen im lebenden Organismus, wie etwa die Konstruktion medizinischer Geräte.
Überraschenderweise findet die primäre neuronale Kultur ihren Weg in unseren Bereich Immunologie und Infektion, da JoVE in diesem April ein innovatives Kultivierungssystem für primäre sympathische Neuronen dokumentiert, das zur Untersuchung der Latenz und Aktivierung des Herpes-simplex-Virus verwendet wird.
Periphere Neuronen wirken wie Reservoire für das Herpesvirus, die die Quelle von Reaktivierungsereignissen sind. Um eine periphere Neuronenkultur zu etablieren, werden die Ganglia cervicalia superiores aus embryonalen Mäusen isoliert und nach Verdauung und Dissoziation in 96-Well-Platten ausgesät. Etwa am sechsten Tag in vitro werden Herpesviren, die ein virales GFP-Fusionsprotein kodieren, zusammen mit einem Inhibitor der lytischen Replikation den Zellen hinzugefügt. Nach Entzug des Inhibitors reaktiviert sich das latente Virus, und die GFP-Expression ist mittels Fluoreszenzmikroskopie sichtbar. Durch Zählen der Anzahl der Wells, die GFP-Fluoreszenz zeigen, kann die Fähigkeit von kleinen Molekülen oder Gen-Silencing-Oligonukleotiden, die virale Reaktivierung entweder zu unterdrücken oder auszulösen, getestet werden, wodurch dieser Assay ein potenzielles Werkzeug zur Entdeckung neuer Therapeutika zur Bekämpfung der HSV-1-Infektion darstellt.
Diese kurze Zusammenfassung beschreibt lediglich vier der fünfzig Artikel, die JoVE im April veröffentlichen wird. Weitere bemerkenswerte Veröffentlichungen beinhalten Methoden zur Quantifizierung von Adipositas bei Ratten mittels Röntgen-Computertomographie, zur Induktion eines Myokardinfarkts im Herzen von Zebrabärblingen sowie zur retrograden Markierung des exzidierten Rückenmarks. Bleiben Sie dran.