כתב העת לניסויים חזותיים (JoVE) סוגר את 2011 בגיליון דצמבר שמתחיל בכבוד ליום האיידס העולמי עם מאמר העוסק בהדמיה של המבנה של גליקופרוטאינים במעטפת HIV, שהם מרכיב קריטי במסלול הזיהום הנגיפי.
אחת השיטות המרכזיות לקביעת מבנה מעטפת הוויריון היא טומוגרפיה קריו-אלקטרונית. לפני השימוש בטכניקה זו, יש לזגג וירוס מסיס על רשת זהב - תהליך הכולל הוספת זהב לתרחיף ויראלי, העברת התרחיף לרשת וצלילה של הרשת לתוך אתאן נוזלי. חלקיקי הנגיף, הנמצאים בשכבה דקה של נוזל על גבי הרשת, קפואים בקצב של יותר מ-100,000 קלווין לשנייה. לאחר הזיגוג, דגימות שנאספו נטענות למיקרוסקופ האלקטרונים ואזורים מוגדרים במדויק ברשת נפגעים בקרן אלקטרונים ממוקדת, בזמן שהרשת מוטה. סדרת ההטיה הנובעת ממפגשי הדמיה אלה מורכבת ממאות תמונות בודדות, אותן יש ליישר ולחשב ממוצע כדי לפתור חלבוני מעטפת בודדים. תהליך אינטנסיבי מבחינה חישובית זה דורש לעתים קרובות אשכולות מחשבים, המסוגלים לעיבוד מקביל לגישה מרחוק, כמו Biowulf של NIH.
לאחר השלמתם, מודלים תלת-ממדיים יכולים לא רק לספק תובנה לגבי המבנה של גליקופרוטאינים במעטפת עצמם, אלא גם לחשוף את האופן שבו הם מקיימים אינטראקציה עם חלבונים אחרים, כמו הנוגדן המנטרל B12, שהוא מידע שיכול להשפיע מאוד על תכנון החיסון.
מאמר זה, ממעבדתו של ד"ר סריראם סוברמניאם, כולל תרומות של עשרים מחברים, כולל לא רק סטודנטים לתארים מתקדמים ופוסט-דוקטורנטים, אלא גם תלמידי חטיבות ביניים ותיכון, המראים שאתם אף פעם לא צעירים מדי כדי להשפיע במאבק נגד מחלה שהדביקה יותר מ-60 מיליון בני אדם ברחבי העולם.
ברפואה קלינית ותרגומית, JoVE מציג מאמר מאוניברסיטת קולג' לונדון ואוניברסיטת אוקספורד החוקר את המתאמים הפיזיולוגיים של כאב, או תחושת כאב, אצל תינוקות. בדרך כלל, תינוקות מגיבים לגירויים מזיקים על ידי בכי ושינוי הבעות הפנים שלהם - תגובות הנחשבות אוטונומיות ותלויות באזורים תת-קורטיקליים במוח.
על מנת להבין את המעורבות של קליפת המוח וחוט השדרה בכאב אצל תינוקות, המחברים שלנו מכינים תחילה תינוקות להקלטות EEG ו-EMG. הם גם הקימו ניטור פיזיולוגי והקלטת וידאו, כך שניתן יהיה לקשר את הבעות הפנים של התינוק לנתונים פיזיולוגיים. לאחר הערכת תגובות התינוק לגירוי מישוש ניטרלי, התינוק נתון לריסוק עקב - הליך קליני המשמש להשגת דגימות דם מתינוקות. לאחר עיבוד הנתונים, ניתן להשוות פוטנציאלים חשמליים בין גירויים מזיקים ולא מזיקים בתינוקות אלה, מה שיוביל בתקווה למסקנות משמעותיות, לגבי האופן שבו מידע נוסיספטיבי מתפרש על ידי יילודים.
מדור הביו-הנדסה של JoVE מקבל מיקוד קליני יותר בדצמבר עם מאמר מאוניברסיטת ויסקונסין, מדיסון, העוסק בייצור מכשיר מיקרופלואידית ממודר לחקר נדידת תאי גזע סרטניים. לאחר תכנון המכשיר, תבניות מאסטר נוצרות על ידי פוטוליתוגרפיה ליישום פולי דימתיל סילוקסן (PDMS) - תרכובת אורגנו-סיליקון שקופה ואינרטית ביולוגית - מה שהופך אותה למתאימה ליישומי מיקרופלואידיקה עם תאים חיים. באופן ספציפי, המחברים שלנו טוענים תאי גזע של גידול שמקורם בגליובלסטומה רב-צורנית, סרטן מוח ממאיר מאוד, לתוך המכשירים הממודרים ולאחר מכן מניחים אותם במערכת הדמיה מיוחדת שרוכשת נתונים במשך מספר ימים.
סרטון Time lapse של מחברים אלה מראה שתאי גזע סרטניים מסוגלים לווסת את המורפולוגיה שלהם בתעלות המיקרופלואידיות המוגבלות בגודל, בדומה לחלל הביניים, ובידוד נוזלי המתאפשר על ידי תאים כאלה מקל על בדיקת תרופות לטיפולים פוטנציאליים שיכולים להשפיע על נדידת תאי גזע סרטניים.
בסוף החודש, ג'וב נוסע לצרפת, שם חוקרים ממכון פסטר והמרכז הלאומי למחקר מדעי, מדגימים שיטה להשראת ביטוי של ערוץ-רודופסין, תעלת יונים המופעלת על ידי אור, לתוך פקעת הריח של עכברים, כמו גם גירוי עצבי לאחר מכן באמצעות דיודה פולטת אור מיניאטורית (LED).
המחברים שלנו נותנים הוראות מפורטות שלב אחר שלב להכנת מחטי הזרקה, ולהזרקה מדויקת של הנגיף לזרם הנדידה הרוסטרלי, אתר נדידה עבור נוירובלסטים שנולדו בוגרים. יתר על כן, הם מראים כיצד מכשירי גירוי LED מיניאטוריים מיוצרים, מכוילים ומושתלים על גבי חלון גולגולת שהוכן מעל הנורה. בפרט, המחברים שלנו מתעניינים באופן שבו נוירונים שנולדו בוגרים משתלבים במעגלים עצביים קיימים של חוש הריח, והם מראים שגירוי LED בבעלי חיים שמתנהגים ערים, יכול להוביל להפעלה של נוירובלסטים ויראלית בפקעת הריח, שהיגרו מזרם הנדידה הרוסטרלי.
מאמרי וידאו אלה מהווים את נקודות השיא של JoVE לחודש דצמבר. מאמרים נוספים ראויים לציון בקרוב ממחישים שיטות לדפוס דיו מוליך למיקרואלקטרודות, מדידת סידן ציטוזולי בלימפה מתכווצת והדמיית תגובות עצביות לפרומונים באיבר הוומרונזאלי.