تكنولوجيا

أصبحت الدراسة بأمان للعدوى الخطيرة – مثل COVID – أسهل كثيرًا

الخلايا المصابة بمصدر الضوء المتقدم SARS-CoV-2

صور رقمية للخلايا المصابة بـ SARS-CoV-2 ، تم إنشاؤها من التصوير المقطعي بالأشعة السينية اللينة المأخوذة من الخلايا المثبتة كيميائيًا إلى مصدر الضوء المتقدم. الائتمان: Loconte وآخرون. / مختبر بيركلي

يمكن أن تُظهر طريقة التصوير ثلاثية الأبعاد الجديدة والسريعة للغاية كيفية استجابة الخلايا للعدوى والعلاجات الممكنة.

لمحاربة الوباء ، يجب أن يتصرف العلم بسرعة. مع لقاحات آمنة وفعالة متاحة الآن على نطاق واسع وحفنة من اللقاحات الواعدة COVID-19[أنثى[feminine العلاجات القادمة ، ليس هناك شك في أن العديد من جوانب البحث البيولوجي قد تم تسريعها بنجاح في العامين الماضيين.

الآن ، قام باحثون من مختبر لورانس بيركلي الوطني (مختبر بيركلي) وجامعة هايدلبرغ في ألمانيا بتسريع سرعة تصوير الخلايا المصابة باستخدام التصوير المقطعي بالأشعة السينية ، وهي تقنية للتصوير المجهري يمكن أن تولد عمليات مسح مفصلة ثلاثية الأبعاد بشكل لا يصدق.

يستغرق نهجهم دقائق فقط لجمع البيانات التي قد تستغرق أسابيع لإعدادها وتحليلها باستخدام طرق أخرى ، مما يمنح العلماء طريقة سهلة لفحص كيفية استجابة الآلية الداخلية لخلايانا بسرعة. السارس- CoV-2أو مسببات الأمراض الأخرى ، وكذلك كيفية استجابة الخلايا للأدوية المصممة لعلاج العدوى.

“قبل تقنية التصوير لدينا ، إذا كنت تريد معرفة ما يحدث داخل الخلية وما هي التغييرات التي حدثت أثناء الإصابة ، فعليك أن تمر بعملية تثبيت وقطع وتلطيخ الخلايا لتحليلها بالمجهر الإلكتروني . مع كل الخطوات المتبعة ، قد يستغرق الأمر أسابيع للحصول على الإجابة. قالت كارولين لارابيل ، القائدة المشاركة للمشروع ، وهي عالمة في كلية العلوم الحيوية في مختبر بيركلي في بيركلي: “يمكننا القيام بذلك في يوم واحد”. “لذلك فهو بالفعل يسرع عملية النظر إلى الخلايا ، ونتائج العدوى ، ونتائج علاج المريض بدواء قد يعالج أو لا يعالج المرض أو يمنعه.”

خذ إطارات التجميد الخلوي

لارابيل أستاذ علم التشريح في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو ومدير المركز الوطني للتصوير المقطعي بالأشعة السينية ، وهو منشأة مقرها في مصدر الضوء المتقدم (ALS) في مختبر بيركلي. طور الموظفون في المنشأة التصوير المقطعي بالأشعة السينية (SXT) في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين لملء الفجوات التي خلفتها تقنيات التصوير الخلوي الأخرى. إنهم يعرضون حاليًا SXT على المحققين في جميع أنحاء العالم ويواصلون تحسين النهج. في دراسة نشرت في طرق تقرير الخلية في أواخر العام الماضي ، أجرت هي وثلاثة من زملائها اختبار SXT على عينات من خلايا الرئة البشرية أعدها زملاؤهم في جامعة هايدلبرغ والمركز الألماني لأبحاث العدوى.

بقيادة عالم الفيروسات رالف بارتنشلاجر والفيزيائي فينيرا وينهاردت ، قام الفريق الألماني بإصابة الخلايا بعناية بفيروس SARS-CoV-2 ثم قاموا بتثبيتها كيميائيًا بمركبات أساسها الألدهيد – وهي عملية تقتل الخلايا وتحافظ عليها ، ثابتة ، في حالتها الأخيرة من الحياة ( وكذلك يعطل أي جزيئات فيروسية متبقية) – في 6 و 24 ساعة بعد الإصابة.

فالنتينا لوكونتي وجيان هوا تشين

Valentina Loconte و Jian-Hua Chen ، يقومان بتركيب عينة خلية جديدة في مجهر الأشعة السينية التابع للمركز الوطني للتصوير المقطعي بالأشعة السينية. الائتمان: مختبر بيركلي

كان الفريق بأكمله مبتهجًا عندما كانت الصور ثلاثية الأبعاد الناتجة تتمتع بنفس المستوى من التفاصيل الرائعة والوضوح الذي تشتهر به SXT ، على الرغم من الارتباط الكيميائي الذي تم إجراؤه بالخلايا. والخلاصة هي أن نهجهم سيسمح للعديد من المعامل بتصوير الخلايا المصابة بأمان دون المخاطر الكامنة – وبروتوكولات السلامة المطلوبة المقابلة – للعمل مع الخلايا المصابة الحية.

وأوضح لارابيل: “هذه نقطة مهمة حقًا لأن هناك الكثير من الكائنات الحية الخطرة التي لا يستطيع الناس دراستها لأنه لا يوجد لدى الجميع مختبر BSL-3 (مستوى السلامة الحيوية 3)”. “لا أحد في Berkeley Lab ، على سبيل المثال ، قادر على زراعة هذه الخلايا في معملهم. لذلك يفتح هذا الباب أمام العديد من التجارب على مسببات الأمراض التي لم نكن نتخيلها من قبل.

قاد العلماء من مجموعة Larabell Jian-Hua Chen و Valentina Loconte جلسات التصوير المقطعي وتحليل الصور ، على التوالي ، في المركز الوطني للتصوير المقطعي بالأشعة السينية. فوجئ الاثنان بسرور بكيفية التقاط SXT للتغييرات في العضيات المختلفة في خلايا الرئة بدقة عالية جدًا بعد وقت قصير جدًا لإعداد العينة وبدون استخدام الأصباغ أو وضع العلامات. غالبًا ما تكون هذه الخطوات الإضافية ضرورية لإنشاء خرائط خلوية يمكن من خلالها تمييز المكونات الداخلية المختلفة بسهولة.

قال باحث ما بعد الدكتوراه Loconte: “أحد التفاصيل التي صدمتني هي وجود هذا الحيز الغشائي الكبير الذي ربما يكون كيف تحاول الخلية إعادة تدوير أو القضاء على جميع آلات التكاثر الفيروسية”. وأشارت إلى أن الصور أظهرت تطور هذه الحيز المعين في جميع الخلايا المصابة التي درسوها تقريبًا. “لقد تم إبرازها بشكل واضح للغاية من خلال أسلوبنا. إذا كنا نستخدم المجهر الإلكتروني للإرسال (TEM) ، على سبيل المثال ، فسيستغرق الأمر وقتًا أطول لتتبع عضية واحدة مثل هذه ، “لأن العلماء الذين يستخدمون TEM يضطرون إلى تقطيع الخلايا ، وتحليل كل شريحة معينة بشكل مستقل ، ثم إعادة بناء المنطقة ، قالت.

انشر الأخبار

الآن بعد أن أثبتوا إمكانية استخدام SXT كامل الخلية لتصوير الخلايا المصابة بالفيروس بأمان ، يعتقد المؤلفون أن النتائج التي توصلوا إليها ستساعد المجتمع العلمي العالمي على دراسة COVID-19 والأمراض الأخرى المحتملة.

وفي الوقت نفسه ، يستخدم Larabell و Weinhardt و Bartenschlager بالفعل هذه التقنية لتحقيق تأثير جيد. كجزء من دورها في المركز الألماني لأبحاث العدوى ، بدأت بارتنشلاغر وفريقها في استخدام خلية كاملة SXT لفحص كيفية استجابة الخلايا البشرية للعديد من أدوية علاج COVID-19 التجريبية. إنهم يأملون أن تساعد النتائج السريعة في تسريع عملية تطوير الأدوية ، وتقديم علاجات فعالة إضافية إلى السوق بسرعة أكبر. كما يخططون لاستخدام التكنولوجيا لفهم تطور العدوى التي تسببها العوامل الفيروسية الأخرى.

“بصفتنا متخصصين في الميكروسكوب ، غالبًا ما نقول” الرؤية إيمان “. ومع ذلك ، لا يزال لدينا العديد من الأشياء المجهولة لاستكشافها لفهم تعقيد تفاعلات مضيف الفيروس بشكل أفضل. سيتطلب ذلك تصوير عدد كبير من الخلايا للحصول على معلومات ذات دلالة إحصائية ، بالنظر إلى الاختلافات بين الخلايا المصابة التي لاحظناها ، “قال تشين. “تقدم SXT للمجتمع فرصة جيدة جدًا لمراقبة ودراسة ما يحدث بعد إصابة الخلايا البشرية بالفيروسات. آمل أن يفتح هذا نافذة للإجابة على الأسئلة المهمة في مجال علم الفيروسات.

المرجع: “استخدام التصوير المقطعي بالأشعة السينية للتصوير الكمي السريع للخلايا الكاملة للخلايا المصابة بـ SARS-CoV-2” بواسطة فالنتينا لوكونتي ، وجيان هوا تشين ، وميركو كورتيز ، وأكسل إيكمان ، ومارك أ.لو جروس ، وكارولين لارابيل ، رالف بارتنشلاغر وفينيرا وينهاردت ، 28 أكتوبر 2021 ، طرق تقرير الخلية.
DOI: 10.1016 / j.crmeth.2021.100117

تم دعم هذا العمل من قبل مؤسسة الأبحاث الألمانية ، والمعهد الوطني للعلوم الطبية العامة التابع للمعاهد الوطنية للصحة ، ومكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة (DOE). ALS هو مرفق مستخدم تابع لمكتب العلوم بوزارة الطاقة.


Source link

مقالات ذات صلة

أضف تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

Back to top button