Cientistas desenvolvem microscopia de força atômica para imagens dinâmicas de neurônios em nanoescala
p Um filme AFM de alta velocidade de ponta longa da borda de ataque de uma célula COS-7 viva sob uma condição de controle (à esquerda) e após a aplicação de citocalasina D (20 ng / mL) (à direita). Crédito:Ryohei Yasuda, PhD, Instituto Max Planck de Neurociência da Flórida
p Pesquisadores do Instituto Max Planck de Neurociência da Flórida e da Universidade de Kanazawa (Japão) conseguiram obter imagens da dinâmica estrutural de neurônios vivos com uma resolução espacial sem precedentes. p Embora tenha havido progresso nas últimas décadas na busca por otimizar a microscopia de força atômica (AFM) para imagens de células vivas, ainda havia uma série de limitações e questões tecnológicas que precisavam ser abordadas antes que as questões fundamentais da biologia celular pudessem ser abordadas nas células vivas.
p Em sua publicação de março em
Relatórios Científicos , pesquisadores do Instituto de Neurociência Max Planck da Flórida e da Universidade de Kanazawa descrevem como construíram o novo sistema AFM otimizado para imagens de células vivas. O sistema difere em muitos aspectos de um AFM convencional:ele usa uma agulha extremamente longa e afiada presa a uma placa altamente flexível. O sistema também é otimizado para varredura rápida para capturar eventos celulares dinâmicos. Essas modificações permitiram aos pesquisadores criar imagens de células vivas, como linhas de células de mamíferos ou neurônios maduros do hipocampo, sem qualquer sinal de dano celular.
p "Agora demonstramos que nosso novo AFM pode visualizar diretamente mudanças morfológicas em escala nanométrica em células vivas", explicou o Dr. Yasuda, neurocientista e diretor científico do Max Planck Florida Institute for Neuroscience.
p Em particular, este estudo demonstra a capacidade de rastrear a dinâmica estrutural e a remodelação da superfície celular, como a morfogênese dos filópodes, babados de membrana, formação de fossas ou endocitose, em resposta a estimulantes ambientais. Um exemplo desse recurso pode ser visualizado no filme 1, onde um fibroblasto é fotografado antes e depois do tratamento com o hormônio insulina, que intensifica intensamente o franzido na borda dianteira da célula. Outro exemplo é visto no filme 2, onde as mudanças morfológicas de uma protrusão neuronal semelhante a um dedo no neurônio do hipocampo maduro são observadas.
p Um filme AFM de alta velocidade de ponta longa de um neurônio vivo do hipocampo em cultura a 15 DIV. Crédito:Ryohei Yasuda, Ph.D., Instituto Max Planck de Neurociência da Flórida
p De acordo com o Dr. Yasuda, as observações bem-sucedidas da dinâmica estrutural em neurônios vivos apresentam a possibilidade de visualizar a morfologia das sinapses com resolução nanométrica em tempo real em um futuro próximo. Uma vez que as mudanças na morfologia das sinapses fundamentam a plasticidade sináptica e nosso aprendizado e memória, isso nos fornecerá muitos novos insights sobre os mecanismos de como os neurônios armazenam informações em sua morfologia, como ele muda a força sináptica e, finalmente, como ele cria uma nova memória.
Um filme AFM de alta velocidade de ponta longa da vanguarda de uma célula COS-7 viva sob uma condição de controle (à esquerda) e após a adição de insulina (20 μg / mL) (à direita). Crédito:Ryohei Yasuda, PhD., Instituto Max Planck de Neurociência da Flórida