Сахар сделал мозг прозрачным

Сахар сделал мозг прозрачным

Разработана технология, позволяющая сделать живые ткани тела прозрачными

Фотография: iStockPhoto

  Григорий Колпаков

Разработан метод получения сахарного раствора, который делает биологические ткани прозрачными. В сочетании с флюоресцентной микроскопией он позволил японским ученым впервые получить изображения мышиного мозга с беспрецедентно высоким разрешением.

Таким образом, роман Герберта Уэллса «Человек-невидимка», написанный более века назад, оказался весьма успешным в плане научных прогнозов, причем дважды. Сначала ученые сумели реализовать идею фантаста о невидимости, заставляя свет огибать объект, а теперь осуществили и предложенную им методу, сделав ткани прозрачными для лучей света. Правда, пока человек не может сделаться невидимкой, попив чайку с особенным сахаром, но исследователей это не огорчает, так как у них совершенно другие цели.

Точнее, цель была только одна — мозг, попытка сделать его прозрачным и разглядеть структуру нейронных цепей.

Следует отметить, что ученые из японского Института физико-химических исследований (RIKEN) — не первопроходцы в попытках сделать прозрачными ткани мозга. Вот уже несколько лет эту цель преследуют сразу в нескольких лабораториях мира. Из наиболее удачных можно говорить о двух методах — реагенте Scale, созданном два года назад в том же RIKEN, но другой группой, и методе CLARITY, разработанном несколько месяцев назад в Стэнфордском университете и основанном на удалении из тканей липидов, рассеивающих свет. Обе методики выглядели очень многообещающе, однако, как утверждает Такеши Имаи, соавтор нынешней статьи в Nature Neuroscience, «эти технологии… приводили к химическим и морфологическим повреждениям образцов и сопровождались проведением очень длительных процедур».

Японские ученые проводили эксперименты с разными растворами, которые меняли коэффициент преломления у разных фрагментов тела. Увеличение этого параметра позволяет сделать прозрачными молекулы жиров и сахаров, которые находятся в живых тканях.

В результате оптимальный коэффициент преломления продемонстрировала фруктоза при температуре 37 градусов Цельсия.

Водный раствор фруктозы, созданный группой доктора Имаи и названный разработчиками SeeDB (See Deep Brain — «посмотреть глубоко в мозг»), этих недостатков лишен. Действие раствора не меняет ни формы, ни химии образца, а чтобы сделать его прозрачным, нужно всего-то вымочить его в SeeDB в течение трех дней.

Но чтобы сделать прозрачное видимым, нужно это прозрачное разглядеть.

Эмбрион мыши, мозг новорожденной мыши и мозг взрослой мыши до и после применения технологии

Для этой цели ученые воспользовались разновидностью флюоресцентного микроскопа — двухфотонным лазерным микроскопом, который этими фотонами за одно квантовое событие заставляет молекулы флюоресцировать, в результате чего из полностью белой картинки можно получить черно-белую, а то и «цветную» и разглядеть в прозрачной ткани ее строение. С помощью такого микроскопа ученые смогли, не рассекая и вообще никак не повреждая ткани, увидеть строение мозга мышиного эмбриона.

Впервые они сумели увидеть, как и какими волокнами соединяются между собой правое и левое полушария мышиного мозга.

Сообщается также, что «сахарный» метод позволил построить трехмерную карту коммутаций между митральными клетками обонятельной луковицы мышиного эмбриона, которые отвечают за определение запахов.

«Применение SeeDB обходится недорого, быстро делает ткани более прозрачными и не требует специального оборудования, — говорит Имаи. — Эта методика может оказаться полезной во множестве исследований, в том числе и при изучении нейронных сетей человеческого мозга».