O Journal of Visualized Experiments (JoVE) encerra 2011 com uma edição de dezembro que começa homenageando o Dia Mundial da AIDS com um artigo que trata da visualização da estrutura das glicoproteínas do envelope do HIV, que são um componente crítico da via da infecção viral.
Um método chave para determinar a estrutura do envelope do vírion é a tomografia crioeletrônica. Antes de usar essa técnica, o vírus solúvel deve ser vitrificado em uma grade de ouro - um processo que envolve a adição de ouro a uma suspensão viral, transferindo essa suspensão para a grade e mergulhando a grade em etano líquido. As partículas do vírus, presentes em uma fina película de líquido no topo da grade, são congeladas a uma taxa superior a 100.000 K por segundo. Após a vitrificação, as amostras coletadas são carregadas no microscópio eletrônico e regiões precisamente definidas na grade são atingidas por um feixe de elétrons focalizado, enquanto a grade é inclinada. A série de inclinação resultante dessas sessões de imagem é composta por centenas de imagens individuais, que devem ser alinhadas e calculadas para resolver as proteínas do envelope individual. Esse processo computacionalmente intenso geralmente requer clusters de computadores, capazes de processamento paralelo de acesso remoto, como o Biowulf do NIH.
Depois de concluídos, os modelos 3D podem não apenas fornecer informações sobre a estrutura das próprias glicoproteínas do envelope, mas também podem revelar a maneira como elas interagem com outras proteínas, como o anticorpo neutralizante B12, que é uma informação que pode influenciar muito o design da vacina.
Este artigo, do laboratório do Dr. Sriram Subramaniam, envolve contribuições de vinte autores, incluindo não apenas estudantes de pós-graduação e pós-doutorandos, mas também alunos do ensino fundamental e médio, mostrando que você nunca é jovem demais para causar impacto na luta contra uma doença que infectou mais de 60 milhões de pessoas em todo o mundo.
Em Medicina Clínica e Translacional, JoVE apresenta um artigo da University College London e da Universidade de Oxford que investiga os correlatos fisiológicos da nocicepção, ou sensação de dor, em bebês. Normalmente, os bebês respondem a estímulos nocivos chorando e mudando suas expressões faciais - reações consideradas autonômicas e dependentes de regiões subcorticais do cérebro.
Para entender o envolvimento do córtex cerebral e da medula espinhal na nocicepção infantil, nossos autores primeiro preparam os bebês para registros de EEG e EMG. Eles também configuram monitoramento fisiológico e gravação de vídeo, para que as expressões faciais do bebê possam ser vinculadas a dados fisiológicos. Após a avaliação das respostas do bebê a estímulos táteis neutros, o bebê é submetido à punção do calcanhar - um procedimento clínico usado para obter amostras de sangue de bebês. Após o processamento dos dados, os potenciais elétricos podem ser comparados entre estímulos nocivos e não nocivos nesses bebês, o que esperamos levar a conclusões significativas sobre como as informações nociceptivas são interpretadas pelos recém-nascidos.
A seção de Bioengenharia do JoVE tem um foco mais clínico em dezembro com um artigo da Universidade de Wisconsin, Madison, que envolve a fabricação de um dispositivo microfluídico compartimentado para estudar a migração de células-tronco cancerígenas. Seguindo o design do dispositivo, os moldes mestres são criados por fotolitografia para a aplicação de poli dimetil siloxano (PDMS) - um composto organossilício transparente e biologicamente inerte - tornando-o adequado para aplicações microfluídicas com células vivas. Especificamente, nossos autores carregam células-tronco tumorais derivadas de glioblastoma multiforme, um câncer cerebral altamente maligno, nos dispositivos compartimentados e, em seguida, as colocam em um sistema de imagem especializado que adquire dados ao longo de alguns dias.
O vídeo de lapso de tempo desses autores mostra que as células-tronco cancerígenas são capazes de regular sua morfologia nos canais microfluídicos com restrição de tamanho, da mesma forma que fariam no espaço intersticial, e o isolamento fluídico possibilitado por câmaras como essas facilita a triagem de drogas para possíveis terapias que podem afetar a migração de células-tronco cancerígenas.
No final do mês, JoVE viaja para a França, onde pesquisadores do Instituto Pasteur e do Centre National de la Recherche Scientifique, ilustram um método para induzir a expressão do canal de rodopsina, um canal iônico ativado por luz, no bulbo olfatório de camundongos, bem como a estimulação neuronal subsequente usando um diodo emissor de luz em miniatura (LED).
Nossos autores fornecem instruções detalhadas passo a passo para preparar agulhas de injeção e para injeção precisa de vírus no fluxo migratório rostral, um local de migração para neuroblastos nascidos em adultos. Além disso, eles mostram como os dispositivos de estimulação LED em miniatura são fabricados, calibrados e implantados no topo de uma janela craniana preparada sobre a lâmpada. Em particular, nossos autores estão interessados na maneira como os neurônios nascidos em adultos se integram aos circuitos neuronais olfatórios existentes e mostram que a estimulação por LED em animais acordados pode levar à ativação de neuroblastos transduzidos viralmente no bulbo olfatório, que migraram do fluxo migratório rostral.
Estes vídeo-artigos compõem os destaques da JoVE para o mês de dezembro. Outros artigos futuros dignos de nota ilustram métodos para padronizar tintas condutoras em microeletrodos, medir cálcio citosólico em linfáticos contráteis e imagens de respostas neuronais a feromônios no órgão vomeronasal.