Биологические исследователи, как правило, были вынуждены делать тонкие секции и выполнять наблюдения с помощью световой или электронной микроскопии для того, чтобы исследовать внутренние структуры непрозрачных организмов. Однако эти методы являются разрушительными и проблематичными при применении к редким или ценным особям. Кроме того, несколько этапов в методе, таких как встраивание и секция, отнимают много времени, и это может занять несколько дней, чтобы наблюдать образец, в зависимости от протокола. Кроме того, при обработке многочисленных секций всегда есть возможность повреждения или потери некоторых секций. Техника очистки тканей доступнадля некоторых образцов 1,2,3,4,5, но еще не применимы для многих видов животных.
Чтобы преодолеть эти проблемы, некоторые биологи начали использовать микрофокус рентгеновскойкомпьютерной томографии (микроКТ) изображений 6,7,8,9,10,11, 12,13,14,15. В рентгеновской КТ, образец облучается рентгеновскими лучами с различных углов, которые генерируются из рентгеновского источника, движущегося вокруг образца, и передаваемые рентгеновские лучи контролируются детектором, который также движется вокруг образца. Полученные данные о передаче рентгеновских лучей анализируются для восстановления поперечных изображений образца. Этот метод позволяет наблюдать внутренние структуры без разрушения образца. Из-за своей безопасности и легкости, он широко используется в медицинских и стоматологических приложений, и КТ системы могут быть найдены в больницах и стоматологических центрах по всему миру. Кроме того, промышленный рентгеновский КТ часто используется для наблюдения за немедицинскими образцами для осмотра и метрологии в промышленной сфере. В отличие от медицинской КТ, при которой рентгеновский источник и детекторы подвижны, две части фиксируются в промышленной КТ, при этом образец вращается во время сканирования. Промышленный КТ обычно производит изображения с более высоким разрешением, чем медицинский КТ, и называется микроКТ (разрешение уровня микрометра) или nanoCT (разрешение уровня нанометра). В последнее время исследования с использованием микроCT быстро увеличилось в различных областях биологии14,15,16,17,18,19, 20 , 21 год , 22 Г. , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30 год , 31 год , 32 год , 33 , 34.
Биологические исследования с использованием КТ первоначально целевых внутренних структур, которые в основном состоят из твердых тканей, таких как кости. Достижения в области методов окрашивания с использованием различных химических агентов позволили визуализировать мягкие ткани в различных организмах6,7,8,9,14,15 , 16 Год , 17 Лет , 18 лет , 19 лет , 20 , 21 год , 22 Г. , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30 год , 31 год , 32 год , 33 , 34. Из этих реагентов контрастные агенты на основе йода относительно безопасны, недороги и могут быть использованы для визуализации мягких тканей в различных организмах7,14. Что касается морских беспозвоночных, микрокт широко используется на таких животных, как моллюски6,25,32,33, annelids18,19, 20 , 28, и тортоподы21,23,29,31. Тем не менее, было несколько сообщений о других животных phyla, таких как bryozoans6, xenacoelomorphs26, и книдарий24,30. В целом, было меньше исследований с использованием микроКТ на морских беспозвоночных, чем на позвоночных. Одной из основных причин такого ограниченного использования морских беспозвоночных является огромное разнообразие, наблюдаемое у этих животных. Из-за своих разнообразных размеров, морфологии и физиологии, каждый вид по-разному реагирует на различные экспериментальные процедуры. Поэтому при подготовке к образу отбора крайне важно выбрать наиболее подходящую фиксацию и окрашивающий реагент, а также установить условия на каждом шагу, скорректированные для каждого вида. Аналогичным образом, необходимо также установить конфигурации сканирования, такие как метод монтажа, напряжение, текущая, механическая скорость увеличения и мощность разрешения пространства, соответствующая для каждого образца. Для решения этой проблемы необходимо простое и понятное руководство, которое охватывает все необходимые шаги, объясняет, как каждый шаг может быть скорректирован в зависимости от образца, и показывает подробные примеры из нескольких образцов.
В настоящем исследовании мы описываем протокол микрокт-изображения шаг за шагом, от фиксации образцов до анализа данных с использованием трех видов морских беспозвоночных. Образцы морского анемона Actinia equina (Антхозоа, Книдария) были собраны вблизи морской биологической станции Мисаки, Токийский университет. У них было сферическое, мягкое тело диаметром около 2 см(рисунок 1A-C). Вблизи морской биологической станции Мисаки были также собраны образцы Harmothoe sp. (Polychaeta, Annelida). Они были стройные черви, которые были около 1,5 см в длину, с жесткими chaetae настоящее время вдоль всего тела (Рисунок 1D). Образец Xenoturbella japonica35 (Xenoturbellida, Xenacoelomorpha) был собран вблизи морского исследовательского центра Симода, Университет Цукуба, во время 13-го совместного обследования прибрежных организмов JAMBIO. Это был мягкотелый червь длиной около 0,8 см(рисунок 1E). Подробно разъясняются корректировки условий и конфигураций каждого образца. Наше исследование содержит несколько предложений о том, как выполнять микрокт изображения морских беспозвоночных, и мы надеемся, что это вдохновит биологов использовать этот протокол для своих исследований.