The Journal of Visualized Experiments(JoVE)는 바이러스 감염 경로의 중요한 구성 요소인 HIV 외피 당단백질의 구조를 시각화하는 방법을 다루는 기사로 시작하는 세계 에이즈의 날을 기념하는 것으로 시작하는 12월호로 2011년을 마무리합니다.
비리온 포락선 구조를 결정하는 한 가지 핵심 방법은 극저온 전자 단층 촬영입니다. 이 기술을 사용하기 전에 용해성 바이러스를 금 그리드에서 유리화해야 하며, 이 과정에는 바이러스 현탁액에 금을 추가하고, 해당 현탁액을 그리드로 옮기고, 그리드를 액체 에탄으로 넣는 과정이 포함됩니다. 그리드 상단의 얇은 액체 필름에 존재하는 바이러스 입자는 초당 100,000K 이상의 속도로 얼어붙습니다. 유리화(vitrification) 후, 수집된 샘플은 전자 현미경에 로드되고 그리드에서 정밀하게 정의된 영역은 집속된 전자 빔으로 타격되고 그리드는 기울어집니다. 이러한 이미징 세션의 결과로 발생하는 틸트 시리즈는 수백 개의 개별 이미지로 구성되며, 개별 외피 단백질을 분리하기 위해 정렬하고 평균화해야 합니다. 이 계산 집약적인 프로세스에는 NIH의 Biowulf와 같이 원격 액세스 병렬 처리가 가능한 컴퓨터 클러스터가 필요한 경우가 많습니다.
완료되면 3D 모델은 외피 당단백질 자체의 구조에 대한 통찰력을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 백신 설계에 큰 영향을 미칠 수 있는 정보인 중화 항체 B12와 같은 다른 단백질과 상호 작용하는 방식을 밝힐 수 있습니다.
스리람 수브라마니암 박사의 연구실에서 발췌한 이 기사는 대학원생과 박사후 연구원뿐만 아니라 중고등학생을 포함한 20명의 저자의 기여를 포함하고 있으며, 전 세계 6천만 명 이상을 감염시킨 질병과의 싸움에 영향을 미치기에 너무 젊지 않다는 것을 보여줍니다.
In Clinical and Translational Medicine에서 JoVE는 유니버시티 칼리지 런던(University College London)과 옥스퍼드 대학교(University of Oxford)에서 유아의 통각 또는 통증 감각의 생리학적 상관관계를 조사한 기사를 제시합니다. 일반적으로 유아는 유해 자극에 울고 얼굴 표정을 바꾸어 반응하는데, 이러한 반응은 자율신경계이며 뇌의 피질하 영역에 의존하는 것으로 간주됩니다.
대뇌 피질과 척수가 유아 통각에 관여하는 것을 이해하기 위해 저자는 먼저 유아가 EEG 및 EMG 기록을 할 수 있도록 준비시킵니다. 또한 생리학적 모니터링 및 비디오 녹화를 설정하여 유아의 얼굴 표정을 생리학적 데이터와 연결할 수 있습니다. 중립 촉각 자극에 대한 유아의 반응을 평가한 후, 아기는 유아로부터 혈액 샘플을 채취하는 데 사용되는 임상 절차인 발뒤꿈치 랜싱을 받습니다. 데이터 처리 후, 이러한 유아의 유해 자극과 무해 자극 간의 전위를 비교할 수 있으며, 이는 신생아가 통각 정보를 해석하는 방법에 대한 의미 있는 결론으로 이어질 수 있기를 바랍니다.
JoVE의 생명공학 섹션은 12월에 암 줄기 세포 이동을 연구하기 위한 구획화된 미세유체 장치의 제작과 관련된 매디슨 위스콘신 대학의 기사와 함께 보다 임상적인 초점을 맞춥니다. 장치 설계에 이어, 투명하고 생물학적으로 불활성인 유기 실리콘 화합물인 PDMS(poly dimethyl siloxane)의 적용을 위해 포토리소그래피로 마스터 몰드를 만들어 살아있는 세포를 사용하는 미세유체 응용 분야에 적합합니다. 구체적으로 말하자면, 저자들은 매우 악성인 뇌종양인 다형 교모세포종(multiform glioblastoma)에서 유래한 종양 줄기세포를 구획화된 장치에 로드한 다음 며칠에 걸쳐 데이터를 수집하는 특수 이미징 시스템에 배치합니다.
이 저자의 타임랩스 비디오는 암 줄기세포가 틈새 공간에서와 마찬가지로 크기가 제한된 미세유체 채널에서 형태를 조절할 수 있으며, 이와 같은 챔버를 통해 가능해진 유체 분리는 암 줄기세포 이동에 영향을 줄 수 있는 잠재적인 치료제에 대한 약물 스크리닝을 용이하게 한다는 것을 보여줍니다.
그 달 말, JoVE는 프랑스로 여행을 떠나 파스퇴르 연구소(Institute Pasteur)와 국립 연구 센터(Centre National de la Recherche Scientifique)의 연구자들이 광활성화 이온 채널인 채널-로돕신(channel-rhodopsin)의 발현을 마우스의 후각구로 유도하는 방법과 소형 발광 다이오드(LED)를 사용하여 후속 신경 자극을 유도하는 방법을 설명합니다.
우리 저자는 주사 바늘을 준비하고 성체 태생 신경 아세포의 이동 장소인 상부 철새 흐름에 바이러스를 정확하게 주입하기 위한 자세한 단계별 지침을 제공합니다. 또한 소형 LED 자극 장치가 전구 위에 준비된 두개골 창 위에 어떻게 제작, 보정 및 이식되는지 보여줍니다. 특히, 본 연구의 저자들은 성체로 태어난 뉴런이 기존의 후각 뉴런 회로에 통합되는 방식에 관심을 갖고 있으며, 깨어 있는 동물의 LED 자극이 로스트랄 이동 흐름에서 이동한 후각구에서 바이러스로 변형된 신경아세포의 활성화로 이어질 수 있음을 보여줍니다.
이 비디오 기사는 12월 한 달 동안 JoVE의 하이라이트를 구성합니다. 앞으로 발표될 다른 주목할 만한 논문에서는 전도성 잉크를 미세 전극으로 패터닝하고, 수축 림프관에서 세포질 칼슘을 측정하고, 보메로노살 기관에서 페로몬에 대한 뉴런 반응을 이미징하는 방법을 설명합니다.