Исследование было проведено в лаборатории Вивианы Грэдинэру (БАКАЛАВР НАУК ’05), доцент биологии и биологической разработки и Наследия Медицинский Следователь Научно-исследовательского института. Это появляется в газете в выпуске 26 апреля Науки Переводная Медицина.В здоровой кости неустойчивое равновесие существует между клетками, которые строят массу кости и клетки, которые ломают старую кость в непрерывном цикле модернизации. Этим процессом частично управляют стволовые клетки в костном мозге, названном osteoprogenitors, которые развиваются в остеобласты или osteocytes, которые регулируют и поддерживают скелет.
Чтобы лучше понять болезни как остеопороз, который появляется, когда потеря массы кости приводит к высокому риску переломов, крайне важно изучить поведение стволовых клеток в костном мозге. Однако это население редко и не распределенное однородно всюду по кости.«Из-за разреженности населения стволовой клетки в кости это сложно, чтобы экстраполировать их числа и положения всего от нескольких частей кости», говорит Алон Греенбаум, постдокторский ученый в биологии и биологической разработке и co-first авторе на бумаге. «Кроме того, разрезание в кость вызывает ухудшение и теряет сложную и трехмерную среду стволовой клетки в кости.
Таким образом, есть потребность видеть внутреннюю неповрежденную ткань».Чтобы сделать это, команда положилась на технику под названием ЯСНОСТЬ, первоначально развитая для прояснения мозговой ткани во время работы Грэдинэру последипломного образования в Стэнфордском университете.
ЯСНОСТЬ отдает мягкие ткани, такие как мозг, прозрачный, удаляя непрозрачные молекулы, названные липидами от клеток, также оказывая структурную поддержку вливанием ясной петли гидрогеля. Группа Грэдинэру в Калифорнийском технологическом институте позже расширила метод, чтобы сделать всю мягкую ткань в теле мыши прозрачной. Команды затем намереваются развивать способ очистить костные ткани, как кость, которая составляет наш скелет.В работе, описанной в новой газете, команда начала с костей, взятых от посмертных трансгенных мышей.
Эти мыши были генетически спроектированы, чтобы иметь их стволовые клетки, флюоресцируют красные так, чтобы они могли быть легко изображены. Команда исследовала бедро и большую берцовую кость, а также кости позвоночной колонки; каждый из образцов был приблизительно несколько сантиметров длиной. Во-первых, исследователи удалили кальций из костей: кальций способствует непрозрачности, и у костной ткани есть намного более высокое количество кальция, чем мягкие ткани.
Затем, потому что липиды также предоставляют тканям структуру, команда придала кости с гидрогелем, который захватил клеточные компоненты как белки и нуклеиновые кислоты в место и сохранил архитектуру образцов. Наконец, нежное моющее средство теклось всюду по кости, чтобы смыть липиды, оставляя кость очевидной для глаза. Для отображения очищенные кости команда построила таможенный свет – листовой микроскоп для быстрой и визуализации с высоким разрешением, которая не повредит флуоресцентный сигнал. Очищенные кости показали созвездие красных флюоресцирующих стволовых клеток внутри.
Группа сотрудничала с исследователями в компании биотехнологии Amgen, чтобы использовать метод, названный ЯСНОСТЬЮ Кости, проверить новое лекарство, разработанное на лечение остеопороза, который поражает миллионы американцев в год.«Наши сотрудники в Amgen послали нам новое терапевтическое, которое увеличивает массу кости», говорит Кен Чан, аспирант и co-first автор статьи. «Однако эффект их терапия на населении стволовой клетки был неясен. Мы рассуждали, что они могли бы увеличивать быстрое увеличение стволовых клеток».
Чтобы проверить это, исследователи предоставили одну группу мышей лечение и, используя ЯСНОСТЬ Кости, сравнили их позвоночные колонки с костями от контрольной группы животных, которые не получили препарата. «Мы видели, что действительно было увеличение стволовых клеток с этим препаратом», говорит он. «Контроль ответов стволовой клетки на эти виды наркотиков крайне важен, потому что рано увеличивается в быстром увеличении, ожидаются, в то время как новая кость строится, но долгосрочное быстрое увеличение может привести к раку».У техники есть многообещающие заявления на понимание, как кости взаимодействуют с остальной частью тела.«Биологи начинают обнаруживать, что кости не просто структурные поддержки», говорит Грэдинэру, который также занимает должность директора Центра Молекулярной и Клеточной Нейробиологии в Институте Тяньцяо и Крисси Чен Нейробиологии в Калифорнийском технологическом институте. «Например, гормоны от кости посылают мозговые сигналы отрегулировать аппетит, и изучение интерфейса между черепом и мозгом является жизненно важной частью нейробиологии.
Это – наша надежда, что ЯСНОСТЬ Кости поможет привнести нечто новое в понимание внутренних работ этих важных органов».