Meningkatkan cara para ilmuwan melihat struktur mikroskopis otak dapat meningkatkan pemahaman kita tentang sejumlah penyakit otak, seperti Alzheimer atau multiple sclerosis. Mempelajari penyakit-penyakit ini merupakan suatu tantangan dan dibatasi oleh keakuratan model yang tersedia.
Untuk melihat bagian terkecil dari sel, para ilmuwan seringkali menggunakan teknik yang disebut mikroskop elektron. Mikroskop elektron secara historis melibatkan penambahan bahan kimia dan pemotongan jaringan secara fisik. Namun, pendekatan ini dapat mengubah tampilan sel dan struktur, mengganggu keadaan alaminya, dan dapat membatasi resolusi.
Metode alternatif, yang disebut cryo-electron tomography (cryo-ET), memberikan gambaran yang lebih jelas tentang bagian terkecil otak dalam keadaan yang lebih asli, namun memerlukan pembekuan. Pembekuan sampel hingga suhu kriogenik harus dilakukan dengan hati-hati atau kristal es dapat terbentuk, sehingga mengganggu anatomi aslinya.
Namun penelitian baru yang dilakukan Benjamin Creekmore di laboratorium Yi-Wei Chang dan Edward Lee di Universitas Pennsylvania menunjukkan teknik baru untuk mempelajari ultrastruktur otak manusia. Mereka mempresentasikan penelitiannya di Pertemuan Tahunan Masyarakat Biofisik ke-68diadakan pada 10–14 Februari 2024 di Philadelphia, Pennsylvania.
Creekmore dan rekannya memperoleh jaringan otak dari otopsi, membekukannya secara langsung pada jaringan khusus dengan etana cair, dan menggunakan alat canggih yang disebut sinar ion terfokus plasma xenon (FIB) untuk memotong irisan tipis untuk pencitraan. Metode ini memungkinkan mereka untuk melihat jaringan otak dalam keadaan mendekati alami tanpa memotong dengan pisau, menambahkan bahan kimia, atau pembekuan yang lebih lambat, yang semuanya dapat menyebabkan perubahan pada struktur.
“Cara paling umum untuk mengawetkan jaringan pada saat otopsi adalah dengan memasukkannya ke dalam freezer dan menggunakannya nanti. Namun membiarkannya membeku perlahan lalu menghangatkannya lalu membekukannya kembali juga akan mengganggu jaringan. Membran pecah dan Anda bisa kehilangan arsitektur normalnya,” jelas Creekmore.
Salah satu bagian yang mengejutkan dari metode baru ini adalah metode ini memungkinkan mereka membekukan sampel yang jauh lebih tebal dengan lebih mudah dan cepat—di masa lalu, sampel dibatasi hingga 10 mikron dengan menggunakan pendekatan serupa. “Kami mampu membekukan sampel hingga setebal 250 mikron tanpa kristal es,” kata Creekmore. Proses menyiapkan sampel tebal untuk pencitraan resolusi tinggi jauh lebih cepat dibandingkan dengan teknik lainnya. Percepatan ini memungkinkan analisis sampel yang lebih luas.
Dengan menerapkan pendekatan ini pada jaringan otak penderita penyakit Alzheimer, mereka dapat mengamati struktur utuh di dalam sel, seperti fibril tau, ciri khas penyakit Alzheimer, dan komponen seluler yang mencoba memecah fibril tersebut. Tim juga memvisualisasikan dan mengukur mielin, selubung yang penting untuk fungsi saraf namun rusak pada penyakit tertentu, seperti multiple sclerosis.
“Teknik pencitraan jaringan manusia secara historis memiliki resolusi yang relatif rendah dan mengganggu arsitektur aslinya. Kami ingin mencoba menemukan cara agar kami dapat memodelkan dan mempelajari penyakit otak dalam konteks alaminya,” kata Creekmore.
Metode inovatif mereka memberikan gambaran sekilas tentang keadaan alami jaringan otak manusia, menawarkan wawasan berharga mengenai anatominya dengan tingkat detail yang tinggi. Metode baru ini dapat mulai memberikan informasi unik untuk menentukan mekanisme penyebab penyakit dari beragam penyakit yang berhubungan dengan otak.
Kutipan: Menggunakan berkas ion untuk meningkatkan mikroskop otak (2024, 10 Februari) diambil 10 Februari 2024 dari https://medicalxpress.com/news/2024-02-ion-brain-microscopy.html
Dokumen ini memiliki hak cipta. Terlepas dari transaksi wajar untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.
Diterjemahkan dari situs medicalxpress.com
