The Journal of Visualized Experiments (JoVE) sluit 2011 af met een decembernummer dat begint met een eerbetoon aan Wereld-AIDS Dag met een artikel dat zich bezighoudt met het visualiseren van de structuur van HIV-envelop-glycoproteïnen, die een cruciale component zijn van de virale infectieroute.
Een belangrijke methode voor het bepalen van de structuur van het virion-envelop is cryo-elektron tomografie. Voordat deze techniek wordt gebruikt, moet oplosbaar virus worden verglaasd op een gouden raster - een proces dat het toevoegen van goud aan een virale suspensie omvat, het overbrengen van die suspensie naar het raster en het induiken van het raster in vloeibaar ethaan. De virusdeeltjes, aanwezig in een dunne film van vloeistof bovenop het raster, worden ingevroren met een snelheid van meer dan 100.000 K per seconde. Na vitificatie worden verzamelde monsters in de elektronenmicroscoop geladen en worden precies gedefinieerde gebieden op het raster getroffen met een gefocuste elektronenbundel, terwijl het raster wordt gekanteld. De kantelreeks die uit deze beeldsessies voortkomt, bestaat uit honderden individuele beelden, die moeten worden uitgelijnd en gemiddeld om individuele envelop-eiwitten op te lossen. Dit computationeel intensieve proces vereist vaak computerclusters, die in staat zijn tot parallelle verwerking met toegang op afstand, zoals NIH's Biowulf.
Eenmaal voltooid, kunnen 3D-modellen niet alleen inzicht geven in de structuur van envelop-glycoproteïnen zelf, maar ook de manier onthullen waarop ze interageren met andere eiwitten, zoals het neutraliserende antilichaam B12, wat informatie is die de vaccinontwikkeling sterk kan beïnvloeden.
Dit artikel, afkomstig van het laboratorium van Dr. Sriram Subramaniam, bevat bijdragen van twintig auteurs, waaronder niet alleen afgestudeerde studenten en postdocs, maar ook middelbare scholieren, wat laat zien dat je nooit te jong bent om een impact te maken in de strijd tegen een ziekte die wereldwijd meer dan 60 miljoen mensen heeft geïnfecteerd.
In Klinische en Translationele Geneeskunde presenteert JoVE een artikel van University College London en de University of Oxford dat onderzoek doet naar de fysiologische correlaten van nociceptie, of pijnsensatie, bij zuigelingen. Typisch reageren zuigelingen op schadelijke stimuli door te huilen en veranderingen in hun gezichtsuitdrukkingen - reacties die worden beschouwd als autonoom en afhankelijk van subcorticale gebieden van de hersenen.
Om de betrokkenheid van de hersenschors en het ruggenmerg bij nociceptie bij zuigelingen te begrijpen, bereiden onze auteurs eerst zuigelingen voor op EEG- en EMG-opnamen. Ze stellen ook fysiologisch monitoring en video-opname in, zodat de gezichtsuitdrukkingen van de baby kunnen worden gekoppeld aan fysiologische gegevens. Na beoordeling van de reacties van zuigelingen op neutrale tactiele stimuli, wordt de baby onderworpen aan hielprik - een klinische procedure die wordt gebruikt om bloedmonsters van zuigelingen te verkrijgen. Na gegevensverwerking kunnen elektrische potentialen worden vergeleken tussen schadelijke en niet-schadelijke stimuli bij deze zuigelingen, wat hopelijk zal leiden tot zinvolle conclusies over hoe nociceptieve informatie door pasgeborenen wordt geïnterpreteerd.
De Bioengineering-sectie van JoVE heeft in december een meer klinische focus met een artikel van de Universiteit van Wisconsin, Madison, dat betrekking heeft op de fabricage van een gecompartimentaliseerd microfluïdisch apparaat voor het bestuderen van migratie van kanker-stamcellen. Na het ontwerp van het apparaat worden mastermatrijzen gemaakt door fotolitografie voor de toepassing van polydimethylsiloxaan (PDMS) - een organosiliaanverbinding die transparant en biologisch inert is - waardoor het geschikt is voor microfluïdische toepassingen met levende cellen. Specifiek laden onze auteurs tumor-stamcellen afkomstig van multiform glioblastoma, een zeer kwaadaardige hersentumor, in de gecompartimentaliseerd apparaten en plaatsen ze vervolgens in een gespecialiseerd beeldvormingssysteem dat gedurende enkele dagen gegevens verzamelt.
Time-lapse video van deze auteurs toont aan dat kanker-stamcellen hun morfologie kunnen reguleren in de beperkte microfluïdische kanalen, net zoals ze dat zouden doen in de interstitielruimte, en vloeistofisolatie, mogelijk gemaakt door kamers zoals deze, vergemakkelijkt drugsscreening voor potentiële therapeutischa die de migratie van kanker-stamcellen kunnen beïnvloeden.
Laat in de maand reist JoVE naar Frankrijk, waar onderzoekers van het Institut Pasteur en het Centre National de la Recherche Scientifique, een methode illustreren voor het induceren van expressie van kanaal-rhodopsine, een lichtgeactiveerd ionenkanaal, in de olfactorische bol van muizen, evenals de daaropvolgende neuronale stimulatie met behulp van een miniatuur lichtemitterende diode (LED).
Onze auteurs geven gedetailleerde stapsgewijze instructies voor het voorbereiden van injectienaalden, en voor nauwkeurige injectie van virus in de rostrale migratiestroom, een migratieplaats voor volwassen neuroblasten. Bovendien laten ze zien hoe miniatuur LED-stimulatieapparaten worden gemaakt, gekalibreerd en geïmplanteerd boven een craniumvenster dat over de bol is voorbereid. In het bijzonder zijn onze auteurs geïnteresseerd in de manier waarop volwassen neuronen zich integreren in bestaande olfactorische neuronale circuits, en ze laten zien dat LED-stimulatie bij wakkere, zich gedragen dieren kan leiden tot activering van door virussen getranduceerde neuroblasten in de olfactorische bol, die zijn gemigreerd vanuit de rostrale migratiestroom.
Deze video-artikelen vormen de hoogtepunten van JoVE voor de maand december. Andere opmerkelijke aankomende artikelen illustreren methoden voor het patroonvorming van geleidende inkten in micro-elektroden, het meten van cytosolisch calcium in contractiele lymfekanalen, en het beeldvormen van neuronale reacties op feromonen in het vomeronasal orgaan.