Il Journal of Visualized Experiments (JoVE) chiude il 2011 con un numero di dicembre che inizia onorando la Giornata Mondiale contro l'AIDS con un articolo che si occupa di visualizzare la struttura delle glicoproteine dell'involucro dell'HIV, che sono un componente critico del percorso di infezione virale.
Un metodo chiave per determinare la struttura dell'involucro del virione è la tomografia crioelettronica. Prima di utilizzare questa tecnica, il virus solubile deve essere vitrificato su una griglia d'oro, un processo che prevede l'aggiunta di oro a una sospensione virale, il trasferimento di tale sospensione alla griglia e l'immersione della griglia in etano liquido. Le particelle virali, presenti in un sottile film di liquido in cima alla griglia, vengono congelate a una velocità superiore a 100.000 K al secondo. Dopo la vetrificazione, i campioni raccolti vengono caricati nel microscopio elettronico e le regioni definite con precisione sulla griglia vengono colpite con un fascio di elettroni focalizzato, mentre la griglia viene inclinata. La serie di tilt che risulta da queste sessioni di imaging è composta da centinaia di singole immagini, che devono essere allineate e mediate per risolvere le singole proteine dell'involucro. Questo processo computazionale richiede spesso cluster di computer, in grado di eseguire l'elaborazione parallela ad accesso remoto, come Biowulf del NIH.
Una volta completati, i modelli 3D possono non solo fornire informazioni sulla struttura delle glicoproteine dell'involucro stesse, ma possono anche rivelare il modo in cui interagiscono con altre proteine, come l'anticorpo neutralizzante B12, che è un'informazione che può influenzare notevolmente la progettazione del vaccino.
Questo articolo, dal laboratorio del Dr. Sriram Subramaniam, coinvolge i contributi di venti autori, tra cui non solo studenti laureati e post-dottorato, ma anche studenti delle scuole medie e superiori, dimostrando che non si è mai troppo giovani per avere un impatto nella lotta contro una malattia che ha infettato oltre 60 milioni di persone, in tutto il mondo.
In Medicina Clinica e Traslazionale, JoVE presenta un articolo dell'University College di Londra e dell'Università di Oxford che indaga i correlati fisiologici della nocicezione, o sensazione di dolore, nei neonati. In genere, i neonati rispondono a stimoli nocivi piangendo e cambiando le loro espressioni facciali, reazioni considerate autonome e dipendenti dalle regioni sottocorticali del cervello.
Per comprendere il coinvolgimento della corteccia cerebrale e del midollo spinale nella nocicezione infantile, i nostri autori preparano prima i neonati per le registrazioni EEG ed EMG. Hanno anche impostato il monitoraggio fisiologico e la registrazione video, in modo che le espressioni facciali del bambino possano essere collegate ai dati fisiologici. Dopo la valutazione delle risposte del bambino a stimoli tattili neutri, il bambino viene sottoposto a pungidito sul tallone, una procedura clinica utilizzata per ottenere campioni di sangue dai neonati. Dopo l'elaborazione dei dati, i potenziali elettrici possono essere confrontati tra stimoli nocivi e non nocivi in questi neonati, il che si spera porti a conclusioni significative, riguardo a come le informazioni nocicettive vengono interpretate dai neonati.
La sezione di Bioingegneria di JoVE si concentra maggiormente sulla clinica a dicembre con un articolo dell'Università del Wisconsin, Madison, che riguarda la fabbricazione di un dispositivo microfluidico compartimentalizzato per lo studio della migrazione delle cellule staminali tumorali. Dopo la progettazione del dispositivo, gli stampi master vengono creati mediante fotolitografia per l'applicazione di polidimetilsilossano (PDMS), un composto organosilicio trasparente e biologicamente inerte, che lo rende adatto per applicazioni microfluidiche con cellule vive. In particolare, i nostri autori caricano cellule staminali tumorali derivate da glioblastoma multiforme, un cancro cerebrale altamente maligno, nei dispositivi compartimentalizzati e poi le inseriscono in un sistema di imaging specializzato che acquisisce dati in pochi giorni.
Il video time lapse di questi autori mostra che le cellule staminali tumorali sono in grado di regolare la loro morfologia nei canali microfluidici con dimensioni limitate proprio come farebbero nello spazio interstiziale, e l'isolamento fluidico reso possibile da camere come queste facilita lo screening farmacologico per potenziali terapie che possono influenzare la migrazione delle cellule staminali tumorali.
Verso la fine del mese, JoVE si reca in Francia, dove i ricercatori dell'Istituto Pasteur e del Centre National de la Recherche Scientifique, illustrano un metodo per indurre l'espressione del canale-rodopsina, un canale ionico attivato dalla luce, nel bulbo olfattivo dei topi, così come la successiva stimolazione neuronale utilizzando un diodo a emissione di luce (LED) in miniatura.
I nostri autori forniscono istruzioni dettagliate passo dopo passo per preparare gli aghi per iniezione e per l'iniezione precisa del virus nel flusso migratorio rostrale, un sito di migrazione per i neuroblasti nati adulti. Inoltre, mostrano come i dispositivi di stimolazione LED in miniatura vengono fabbricati, calibrati e impiantati in cima a una finestra cranica preparata sopra la lampadina. In particolare, i nostri autori sono interessati al modo in cui i neuroni nati adulti si integrano nei circuiti neuronali olfattivi esistenti, e mostrano che la stimolazione LED in animali svegli, può portare all'attivazione di neuroblasti trasdotti viralmente nel bulbo olfattivo, che sono migrati dal flusso migratorio rostrale.
Questi video-articoli comprendono i punti salienti di JoVE per il mese di dicembre. Altri articoli degni di nota illustrano i metodi per modellare gli inchiostri conduttivi in microelettrodi, misurare il calcio citosolico nei linfatici contrattili e visualizzare le risposte neuronali ai feromoni nell'organo vomeronasale.