Name: Im Dezember dieses Jahres in JoVE (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-12-01T00:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 12 s
Description: Entdecken Sie die Highlights der Dezember-Ausgabe 2011 von JoVE mit neuen Erkenntnissen zu neuronalen Mechanismen und innovativen Techniken für biologische Systeme. Diese visuellen Methoden fördern die Reproduzierbarkeit in der Neurowissenschaft.

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<h2 class="jove_title"><a href="https://www.jove.com/video/2770">Bestimmung der molekularen Strukturen von HIV-Hüllglykoproteinen mittels Kryo-Elektronentomographie und automatisierter Sub-Tomogramm-Mittelung</a></h2>
Joel R. Meyerson1, 2, Tommi A. Weiß1, Donald Bliss3, Amy Moran3, Alberto Bartesaghi1, Mario J. Borgnia1, M. Jason V. de la Cruz1, David Schauder1, Lisa M. Hartnell1, Rachna Nandwani1, 4, Moez Dawood5, Brianna Kim6, Jun Hong Kim7, John Sununu8, Lisa Yang9, Siddhant Bhatia10, Carolyn Subramaniam1, Darrell E. 11, Laurent Gaudreault12, Sriram Subramaniam1 
 1Labor für Zellbiologie, Zentrum für Krebsforschung, National Cancer Institute, National Institutes of Health, 2The Medical Research Council Mitochondrial Biology Unit, Universität Cambridge, 3National Library of Medicine, National Institutes of Health, 4Massachusetts Institute of Technology, 5William Fremd High School, 6University of Virginia, 7Duke University, 8Yale University, 9Universität von Notre Dame, 10Washington University in St. Louis, 11Abteilung für Bioinformatik und Computational Biosciences, Nationales Institut für Allergien und Infektionskrankheiten, Nationale Institute für Gesundheit, 12Thomas Jefferson High School für Wissenschaft und Technologie
Das Protokoll beschreibt einen Hochdurchsatz-Ansatz zur Bestimmung von Strukturen von Membranproteinen mittels Kryo-Elektronentomographie und 3D-Bildverarbeitung. Es behandelt die Details der Probenvorbereitung, der Datenerfassung, der Datenverarbeitung und -interpretation und endet mit der Herstellung eines repräsentativen Ziels für den Ansatz, des HIV-1-Hüllglykoproteins. Diese Rechenverfahren sind so konzipiert, dass Forschende und Studierende aus der Ferne arbeiten und zur Datenverarbeitung und Strukturanalyse beitragen können.
<h2 class="jove_title"><a href="https://www.jove.com/video/3118">Elektrophysiologische Messungen und Analyse der Nozizeption bei menschlichen Säuglingen</a></h2>
L. Fabrizi1,*, A. Worley2,*, D. Patten1, S. Holdridge1, L. Cornelissen1, J. Meek3, S. Boyd2, R. Schiefer1, 4 
 1Neurowissenschaften, Physiologie und Pharmakologie, University College London, 2Abteilung für klinische Neurophysiologie, Great Ormond Street Hospital, 3Elizabeth Garrett Anderson Obstetric Hospital, University College Hospital, 4Nuffield Abteilung für Anästhesie, Universität Oxford 
 * Diese Autoren trugen zu gleichen Teilen
Das Protokoll beschreibt einen Hochdurchsatz-Ansatz zur Bestimmung von Strukturen von Membranproteinen mittels Kryo-Elektronentomographie und 3D-Bildverarbeitung. Es behandelt die Details der Probenvorbereitung, der Datenerfassung, der Datenverarbeitung und -interpretation und endet mit der Herstellung eines repräsentativen Ziels für den Ansatz, des HIV-1-Hüllglykoproteins. Diese Rechenverfahren sind so konzipiert, dass Forschende und Studierende aus der Ferne arbeiten und zur Datenverarbeitung und Strukturanalyse beitragen können.
<h2 class="jove_title"><a href="https://www.jove.com/video/3189">Planarer und dreidimensionaler Druck von leitfähigen Tinten</a></h2>
Bok Yeop Ahn1, Steven B. Walker1, Scott C. Slimmer1, Analisa Russo1, Ashley Gupta1, Steve Kranz1, Eric B. Duoss1, 2, Thomas F. Malkowski1, 3, Jennifer A. Lewis1 
 1Abteilung für Materialwissenschaft und -technik, Universität von Illinois in Urbana-Champaign, 2Zentrum für Mikro- und Nanotechnologie, Lawrence Livermore National Laboratory, 3derzeit am interdisziplinären Zentrum für Halbleiter mit großer Bandlücke, Universität von Kalifornien Santa Barbara 
Planarer und dreidimensionaler Druck von leitfähigen metallischen Tinten wird beschrieben. Unser Ansatz eröffnet neue Wege für die Herstellung von gedruckten elektronischen, optoelektronischen und biomedizinischen Geräten in ungewöhnlichen Layouts im Mikromaßstab.
<h2 class="jove_title"><a href="https://www.jove.com/video/3297">Bewertung der Migration von Krebsstammzellen mit kompartimentierenden mikrofluidischen Geräten und Lebendzellbildgebung</a></h2>
Yu Huang1, 2,*, Basheal Agrawal3,*, Paul A. Clark3, Justin C. Williams1, 2, 3, John S. Kuo3, 4 
 1Abteilung für Biomedizinische Technik, Universität von Wisconsin-Madison, 2Materialwissenschaftsprogramm, Universität von Wisconsin-Madison, 3Abteilung für Neurologische Chirurgie, Universität von Wisconsin-Madison, 4Carbone Comprehensive Cancer Center und Zentrum für Stammzell- und regenerative Medizin, Universität von Wisconsin-Madison 
 * Diese Autoren trugen zu gleichen Teilen
Ein kompartimentierendes mikrofluidisches Gerät zur Untersuchung der Migration von Krebsstammzellen wird beschrieben. Diese neuartige Plattform schafft eine lebensfähige zelluläre Mikroumgebung und ermöglicht die mikroskopische Visualisierung der Fortbewegung lebender Zellen. Hochbewegliche Krebszellen werden isoliert, um molekulare Mechanismen der aggressiven Infiltration zu untersuchen, was möglicherweise zu effektiveren zukünftigen Therapien führt.
<h2 class="jove_title"><a href="https://www.jove.com/video/3311">Bildgebung der Pheromonsensorik in einer vomeronasalen akuten Gewebeschnittpräparation der Maus</a></h2>
Julien Brechbühl1, Gaëlle Luyet1, Fabian Moine1, Ivan Rodriguez2, Marie-Christine Broillet1 
 1Departement für Pharmakologie und Toxikologie, Universität Lausanne, 2Departement für Genetik und Evolution, Universität Genf
Bei Mäusen wird die Fähigkeit, Pheromone zu erkennen, hauptsächlich durch das vomeronasale Organ (VNO) vermittelt. Hier wird eine akute Gewebeschnittpräparation von VNO zur Durchführung der Calciumbildgebung beschrieben. Dieser physiologische Ansatz ermöglicht die Beobachtung von Subpopulationen und/oder einzelnen Neuronen in einem lebenden Gewebe und ist für die Rezeptor-Liganden-Identifizierung geeignet.
<h2 class="jove_title"><a href="https://www.jove.com/video/3380">Selektive virale Transduktion von olfaktorischen Neuronen bei Erwachsenen für chronische optogenetische In-vivo-Stimulation</a></h2>
Gabriel Lepousez, Mariana Alonso, Sebastian Wagner, Benjamin W. Gallarda, Pierre-Marie Lledo 
 Labor für Wahrnehmung und Gedächtnis, Institut Pasteur und Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Erwachsenengeborene Neuronen des Riechkolbens können optogenetisch gesteuert werden, indem Channelrhodopsin2-exprimierende lentivirale Injektion in den rostralen Migrationsstrom und chronische Photostimulation mit einer implantierten Miniatur-LED durchgeführt werden.
<h2 class="jove_title"><a href="https://www.jove.com/video/3404">Bildgebung neuronaler Reaktionen in Schnittpräparationen von vomeronasalen Organen, die einen genetisch kodierten Kalziumsensor exprimieren</a></h2>
Limei Ma1, Sachiko Haga-Yamanaka1, Qingfeng Elden Yu1, Qiang Qiu1, SangSeong Kim1, C. Ron Yu1, 2 
 1Stowers Institute for Medical Research, 2Abteilung für Anatomie und Zellbiologie, Medizinische Fakultät der Universität von Kansas
Das vomeronasale Organ (VNO) erkennt chemische Signale innerhalb der Spezies, die soziale und reproduktive Informationen übermitteln. Wir haben Ca2+-Bildgebungsexperimente mit transgenen Mäusen durchgeführt, die G-CaMP2 in VNO-Gewebe exprimieren. Dieser Ansatz ermöglicht es uns, die komplizierten Reaktionsmuster der vomeronasalen Neuronen auf eine große Anzahl von Pheromonreizen zu analysieren.
<h2 class="jove_title"><a href="https://www.jove.com/video/3438">Messung von zytosolischem Ca2+ in isolierten kontraktilen Lymphgefäßen</a></h2>
Flavia M. Souza-Smith, Kristine M. Kurtz, Jerome W. Breslin 
 Abteilung für Physiologie, Medizinische Fakultät, Zentrum für Gesundheitswissenschaften der Louisiana State University
Wir stellen einen Ansatz zur Bewertung der zytosolischen Ca2+-Konzentration in isolierten Lymphgefäßen vor, um Ca2+-abhängige und Ca2+-sensibilisierende Mechanismen der lymphatischen glatten Muskelkontraktion zu untersuchen.

im dezember dieses jahres in jove

December 2011: This Month in JoVE

Das Journal of Visualized Experiments (JoVE) schließt das Jahr 2011 mit einer Dezemberausgabe ab, die damit beginnt, den Welt-AIDS-Tag mit einem Artikel zu ehren, der sich mit der Visualisierung der Struktur von HIV-Hüllglykoproteinen befasst, die eine kritische Komponente des viralen Infektionswegs sind.
Eine Schlüsselmethode zur Bestimmung der Virionenhüllenstruktur ist die Kryo-Elektronentomographie. Vor der Anwendung dieser Technik müssen lösliche Viren auf einem Goldgitter vitrifiziert werden - ein Prozess, bei dem Gold zu einer Virussuspension hinzugefügt, diese Suspension auf das Gitter übertragen und das Gitter in flüssiges Ethan getaucht wird. Die Viruspartikel, die sich in einem dünnen Flüssigkeitsfilm auf dem Gitter befinden, werden mit einer Geschwindigkeit von mehr als 100.000 K pro Sekunde eingefroren. Nach der Vitrifikation werden die gesammelten Proben in das Elektronenmikroskop geladen und genau definierte Bereiche auf dem Gitter mit einem fokussierten Elektronenstrahl getroffen, während das Gitter gekippt wird. Die Tilt-Reihe, die sich aus diesen Bildgebungssitzungen ergibt, besteht aus Hunderten von Einzelbildern, die ausgerichtet und gemittelt werden müssen, um einzelne Hüllproteine aufzulösen. Dieser rechenintensive Prozess erfordert oft Computercluster, die in der Lage sind, parallele Prozesse aus der Ferne zu verarbeiten, wie z. B. Biowulf vom NIH.
Nach Fertigstellung können 3D-Modelle nicht nur Einblicke in die Struktur von Hüllglykoproteinen selbst geben, sondern auch die Art und Weise aufzeigen, in der sie mit anderen Proteinen interagieren, wie dem neutralisierenden Antikörper B12, was eine Information ist, die das Impfstoffdesign stark beeinflussen kann.
Dieser Artikel aus dem Labor von Dr. Sriram Subramaniam enthält Beiträge von zwanzig Autoren, darunter nicht nur Doktoranden und Postdocs, sondern auch Mittel- und Oberstufenstudenten, die zeigen, dass man nie zu jung ist, um im Kampf gegen eine Krankheit, die weltweit über 60 Millionen Menschen infiziert hat, etwas zu bewirken.
In Clinical and Translational Medicine präsentiert JoVE einen Artikel des University College London und der University of Oxford, der die physiologischen Korrelate der Nozizeption oder Schmerzempfindung bei Säuglingen untersucht. Typischerweise reagieren Säuglinge auf schädliche Reize, indem sie weinen und ihren Gesichtsausdruck verändern - Reaktionen, die als autonom gelten und auf subkortikale Regionen des Gehirns angewiesen sind.
Um die Beteiligung der Großhirnrinde und des Rückenmarks an der Nozizeption von Säuglingen zu verstehen, bereiten unsere Autoren zunächst Säuglinge auf EEG- und EMG-Aufzeichnungen vor. Sie richten auch ein physiologisches Monitoring und eine Videoaufzeichnung ein, so dass die Mimik des Säuglings mit physiologischen Daten verknüpft werden kann. Nach der Beurteilung der Reaktionen des Säuglings auf neutrale taktile Reize wird das Baby einem Fersenschlitz unterzogen - einem klinischen Verfahren, mit dem Blutproben von Säuglingen entnommen werden. Nach der Datenverarbeitung können elektrische Potentiale zwischen schädlichen und nicht-schädlichen Reizen bei diesen Säuglingen verglichen werden, was hoffentlich zu aussagekräftigen Schlussfolgerungen darüber führt, wie nozizeptive Informationen von Neugeborenen interpretiert werden.
Die Bioengineering-Sektion von JoVE nimmt im Dezember mit einem Artikel von der University of Wisconsin, Madison, einen klinischeren Schwerpunkt ein, der die Herstellung eines kompartimentierten mikrofluidischen Geräts zur Untersuchung der Migration von Krebsstammzellen beinhaltet. Nach dem Gerätedesign werden durch Photolithographie Master-Molds für die Anwendung von Polydimethylsiloxan (PDMS) hergestellt - einer siliciumorganischen Verbindung, die transparent und biologisch inert ist und somit für Mikrofluidik-Anwendungen mit lebenden Zellen geeignet ist. Konkret laden unsere Autoren Tumorstammzellen, die aus dem multiformen Glioblastom, einem hochgradig bösartigen Hirntumor, stammen, in die kompartimentierten Geräte und legen sie dann in ein spezielles Bildgebungssystem, das über einige Tage hinweg Daten erfasst. 
Zeitraffervideos von diesen Autoren zeigen, dass Krebsstammzellen in der Lage sind, ihre Morphologie in den größenbeschränkten mikrofluidischen Kanälen zu regulieren, ähnlich wie sie es im interstitiellen Raum tun würden, und die fluidische Isolierung, die durch Kammern wie diese ermöglicht wird, erleichtert das Wirkstoffscreening nach potenziellen Therapeutika, die die Migration von Krebsstammzellen beeinflussen können.
Gegen Ende des Monats reist JoVE nach Frankreich, wo Forscher des Institute Pasteur und des Centre National de la Recherche Scientifique eine Methode zur Induktion der Expression von Kanal-Rhodopsin, einem lichtaktivierten Ionenkanal, in den Riechkolben von Mäusen sowie zur anschließenden neuronalen Stimulation mit Hilfe einer Miniatur-Leuchtdiode (LED) veranschaulichen.
Unsere Autoren geben detaillierte Schritt-für-Schritt-Anleitungen für die Vorbereitung von Injektionsnadeln und für die präzise Injektion von Viren in den rostralen Migrationsstrom, einen Ort der Migration für adulte Neuroblasten. Darüber hinaus zeigen sie, wie Miniatur-LED-Stimulationsgeräte hergestellt, kalibriert und auf ein über der Glühbirne vorbereitetes Schädelfenster implantiert werden. Insbesondere interessieren sich unsere Autoren für die Art und Weise, wie sich adulte Neuronen in bestehende olfaktorische neuronale Schaltkreise integrieren, und sie zeigen, dass die LED-Stimulation bei wach verhaltenden Tieren zur Aktivierung von viral transduzierten Neuroblasten im Riechkolben führen kann, die aus dem rostralen Migrationsstrom migriert sind.
Diese Video-Artikel umfassen die Highlights von JoVE für den Monat Dezember. Weitere bemerkenswerte kommende Artikel veranschaulichen Methoden zur Strukturierung leitfähiger Tinten in Mikroelektroden, zur Messung von zytosolischem Kalzium in kontraktilen Lymphgefäßen und zur Abbildung neuronaler Reaktionen auf Pheromone im Vomeronasalorgan.

Im Dezember dieses Jahres in JoVE

Das Journal of Visualized Experiments (JoVE) schließt das Jahr 2011 mit einer Dezember-Ausgabe ab, die mit einem Artikel zum Welt-AIDS-Tag beginnt und sich mit der Visualisierung der Struktur von HIV-Hüllglykoproteinen befasst, welche eine kritische Komponente des viralen Infektionswegs darstellen. Eine zentrale Methode zur Bestimmung der Struktur der Virionenhülle ist die Kryo-Elektronentomographie. Vor der Anwendung dieser Technik müssen lösliche Viren auf einem Goldgitter vitrifiziert werden – ein Prozess, bei dem Gold zu einer Virus-Suspension hinzugefügt, diese Suspension auf das Gitter übertragen und das Gitter in flüssiges Ethan getaucht wird. Die Viruspartikel, die in einem dünnen Flüssigkeitsfilm auf dem Gitter vorliegen, werden mit einer Geschwindigkeit von mehr als 100.000 K pro Sekunde eingefroren. Nach der Vitrifizierung werden die gesammelten Proben in das Elektronenmikroskop geladen, wobei präzise definierte Bereiche auf dem Gitter mit einem fokussierten Elektronenstrahl getroffen werden, während das Gitter geneigt wird. Die aus diesen Bildgebungssitzungen resultierende Neigungsserie besteht aus Hunderten von Einzelbildern, die ausgerichtet und gemittelt werden müssen, um einzelne Hüllproteine aufzulösen. Dieser rechenintensive Prozess erfordert häufig Computercluster, die eine parallele Verarbeitung per Fernzugriff ermöglichen, wie etwa Biowulf des NIH. Sobald dies abgeschlossen ist, können die 3D-Modelle nicht nur Aufschluss über die Struktur der Hüllglykoproteine selbst geben, sondern auch die Art und Weise aufzeigen, wie sie mit anderen Proteinen interagieren, wie beispielsweise dem neutralisierenden Antikörper B12 – Informationen, die das Impfstoffdesign maßgeblich beeinflussen können. Dieser Artikel aus dem Labor von Dr. Sriram Subramaniam umfasst Beiträge von zwanzig Autoren, darunter nicht nur Doktoranden und Postdocs, sondern auch Mittel- und Oberstufenschüler, was zeigt, dass man nie zu jung ist, um einen Beitrag im Kampf gegen eine Krankheit zu leisten, von der weltweit über 60 Millionen Menschen infiziert sind. Im Bereich Clinical and Translational Medicine präsentiert JoVE einen Artikel vom University College London und der University of Oxford, der die physiologischen Korrelate der Nozizeption, also der Schmerzwahrnehmung, bei Säuglingen untersucht. In der Regel reagieren Säuglinge auf schädliche Reize durch Weinen und Veränderung ihrer Mimik – Reaktionen, die als autonom gelten und von subkortikalen Regionen des Gehirns abhängen. Um die Beteiligung des cerebralen Cortex und des Rückenmarks an der Nozizeption von Säuglingen zu verstehen, bereiten die Autoren die Säuglinge zunächst für EEG- und EMG-Aufzeichnungen vor. Sie richten zudem ein physiologisches Monitoring und eine Videoaufzeichnung ein, sodass die Mimik des Säuglings mit physiologischen Daten verknüpft werden kann. Nach der Bewertung der Reaktionen des Säuglings auf neutrale taktile Reize wird eine Fersenpunktion durchgeführt – ein klinisches Verfahren zur Gewinnung von Blutproben bei Säuglingen. Nach der Datenverarbeitung können die elektrischen Potenziale zwischen schädlichen und nicht schädlichen Reizen bei diesen Säuglingen verglichen werden, was hoffentlich zu aussagekräftigen Erkenntnissen darüber führt, wie nozizeptive Informationen von Neugeborenen interpretiert werden. Die Sektion Bioengineering von JoVE legt im Dezember einen klinischeren Fokus mit einem Artikel der University of Wisconsin, Madison, bei dem es um die Herstellung eines kompartimentierten mikrofluidischen Bauteils zur Untersuchung der Migration von Krebsstammzellen geht. Nach dem Design des Bauteils werden mittels Photolithographie Masterformen für die Applikation von Polydimethylsiloxan (PDMS) erstellt – einer organischen Siliziumverbindung, die transparent und biologisch inert ist und sie somit für mikrofluidische Anwendungen mit lebenden Zellen geeignet macht. Konkret laden die Autoren Tumorstammzellen aus einem multiformen Glioblastom, einem hochmalignen Hirntumor, in die kompartimentierten Bauteile und setzen diese anschließend in ein spezialisiertes Bildgebungssystem, das über mehrere Tage hinweg Daten erfasst.

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Entdecken Sie die Highlights der Dezember-Ausgabe 2011 von JoVE mit neuen Erkenntnissen zu neuronalen Mechanismen und innovativen Techniken für biologische Systeme. Diese visuellen Methoden fördern die Reproduzierbarkeit in der Neurowissenschaft.

Im Dezember dieses Jahres in JoVE (Video) | JoVE Journal

Aaron Kolski-Andreaco

Im Dezember dieses Jahres in JoVE

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