Journal of Visualized Experiments (JoVE) zamyka rok 2011 grudniowym wydaniem, które rozpoczyna się od uczczenia Światowego Dnia AIDS artykułem poświęconym wizualizacji struktury glikoprotein otoczki HIV, które są kluczowym elementem szlaku infekcji wirusowej.
Jedną z kluczowych metod określania struktury otoczki wirionu jest krioelektronowa tomografia. Przed zastosowaniem tej techniki rozpuszczalny wirus musi zostać zeszklony na złotej siatce - proces polega na dodaniu złota do zawiesiny wirusa, przeniesieniu tej zawiesiny do siatki i zanurzeniu siatki w ciekłym etanie. Cząsteczki wirusa, obecne w cienkiej warstwie cieczy na szczycie siatki, są zamrażane z prędkością większą niż 100 000 K na sekundę. Po witryfikacji pobrane próbki są ładowane do mikroskopu elektronowego, a precyzyjnie zdefiniowane obszary na siatce są uderzane skupioną wiązką elektronów, podczas gdy siatka jest nachylona. Seria pochylenia, która wynika z tych sesji obrazowania, składa się z setek pojedynczych obrazów, które muszą być wyrównane i uśrednione, aby rozdzielić poszczególne białka otoczki. Ten intensywny obliczeniowo proces często wymaga klastrów komputerowych, zdolnych do równoległego przetwarzania ze zdalnym dostępem, takich jak Biowulf firmy NIH.
Po ukończeniu, modele 3D mogą nie tylko dostarczyć wglądu w strukturę samych glikoprotein otoczki, ale mogą również ujawnić sposób, w jaki oddziałują one z innymi białkami, takimi jak neutralizujące przeciwciało B12, co jest informacją, która może znacznie wpłynąć na projekt szczepionki.
Ten artykuł, z laboratorium dr Srirama Subramaniama, zawiera wkład dwudziestu autorów, w tym nie tylko absolwentów i doktorantów, ale także uczniów gimnazjów i szkół średnich, pokazując, że nigdy nie jesteś za młody, aby wywrzeć wpływ na walkę z chorobą, która zainfekowała ponad 60 milionów ludzi na całym świecie.
W Medycynie Klinicznej i Translacyjnej, JoVE prezentuje artykuł z University College London i University of Oxford, który bada fizjologiczne korelaty nocycepcji, czyli odczuwania bólu u niemowląt. Zazwyczaj niemowlęta reagują na szkodliwe bodźce płaczem i zmianą mimiki twarzy - reakcjami uważanymi za autonomiczne i zależne od podkorowych obszarów mózgu.
Aby zrozumieć udział kory mózgowej i rdzenia kręgowego w nocycepcji niemowląt, nasi autorzy najpierw przygotowują niemowlęta do zapisów EEG i EMG. Konfigurują również monitorowanie fizjologiczne i nagrywanie wideo, dzięki czemu mimika twarzy niemowlęcia może być powiązana z danymi fizjologicznymi. Po ocenie reakcji niemowlęcia na neutralne bodźce dotykowe, dziecko poddawane jest nakłuwaniu pięty - procedurze klinicznej stosowanej do pobierania próbek krwi od niemowląt. Po przetworzeniu danych można porównać potencjały elektryczne między szkodliwymi i nieszkodliwymi bodźcami u tych niemowląt, co, miejmy nadzieję, doprowadzi do znaczących wniosków na temat tego, jak informacje nocyceptywne są interpretowane przez noworodki.
Sekcja bioinżynierii JoVE skupia się bardziej klinicznie w grudniu z artykułem z University of Wisconsin, Madison, który dotyczy produkcji mikroprzepływowego urządzenia do badania migracji komórek macierzystych raka. Po zaprojektowaniu urządzenia, za pomocą fotolitografii tworzone są formy wzorcowe do nakładania polidimetylosiloksanu (PDMS) - związku krzemoorganicznego, który jest przezroczysty i biologicznie obojętny - dzięki czemu nadaje się do zastosowań mikrofluidycznych z żywymi komórkami. W szczególności nasi autorzy ładują nowotworowe komórki macierzyste pochodzące z wielopostaciowego glejaka, wysoce złośliwego raka mózgu, do podzielonych urządzeń, a następnie umieszczają je w specjalistycznym systemie obrazowania, który pozyskuje dane w ciągu kilku dni.
Film poklatkowy od tych autorów pokazuje, że rakowe komórki macierzyste są w stanie regulować swoją morfologię w kanałach mikroprzepływowych o ograniczonym rozmiarze, podobnie jak w przestrzeni śródmiąższowej, a izolacja płynów możliwa dzięki takim komorom ułatwia badania przesiewowe leków pod kątem potencjalnych terapii, które mogą wpływać na migrację komórek macierzystych raka.
Pod koniec miesiąca JoVE podróżuje do Francji, gdzie badacze z Instytutu Pasteura i Centre National de la Recherche Scientifique, ilustrują metodę indukowania ekspresji rodopsyny kanałowej, aktywowanego światłem, kanału jonowego do opuszki węchowej myszy, a także późniejszej stymulacji neuronalnej za pomocą miniaturowej diody elektroluminescencyjnej (LED).
Nasi autorzy podają szczegółowe instrukcje krok po kroku, jak przygotować igły do iniekcji i jak precyzyjnie wstrzyknąć wirusa do rostralnego strumienia migracyjnego, miejsca migracji dla dorosłych neuroblastów. Ponadto pokazują, w jaki sposób miniaturowe urządzenia do stymulacji LED są wytwarzane, kalibrowane i wszczepiane na szczycie okna czaszkowego przygotowanego nad żarówką. W szczególności nasi autorzy są zainteresowani sposobem, w jaki neurony urodzone w wieku dorosłym integrują się z istniejącymi obwodami neuronów węchowych i pokazują, że stymulacja LED u obudzonych zwierząt może prowadzić do aktywacji neuroblastów transdukowanych wirusem w opuszce węchowej, które migrowały z romalnego strumienia migracyjnego.
Te artykuły wideo zawierają najważniejsze wydarzenia JoVE w grudniu. Inne godne uwagi nadchodzące artykuły ilustrują metody wzornictwa atramentów przewodzących w mikroelektrodach, pomiaru cytozolowego wapnia w kurczliwych limfach i obrazowania odpowiedzi neuronalnych na feromony w narządzie lemieszowo-nosowym.