Tampilan baru kelenjar getah bening menunjukkan sel-sel kekebalan secara real time

Peneliti Cornell untuk pertama kalinya berhasil mencitrakan seluruh kedalaman kelenjar getah bening pada tikus hidup menggunakan mikroskop tiga foton.

Kejernihan mikrometer teknik terobosan dan sifat non-invasif memungkinkan tim untuk mengamati interaksi dinamis sel-sel kekebalan secara real time dan dalam lingkungan yang terkenal padat dan sulit untuk dipelajari.

Para peneliti mengantisipasi proses tersebut dapat segera membawa ketepatan dan wawasan yang sama untuk biologi kanker dan bidang penelitian biomedis lainnya.

Makalah tim, “Mikroskop Tiga Foton Intravital Memungkinkan Visualisasi Di Seluruh Kedalaman Kelenjar Getah Bening Tikus,” diterbitkan dalam Nature Immunology. Penulis utama adalah peneliti postdoctoral Kibaek Choe.

“Jenis pelacakan dinamis yang kami lakukan persis seperti yang ingin dilakukan ahli imunologi,” kata penulis senior Chris Xu, Ketua Profesor IBM dan direktur Sekolah Fisika Terapan dan Teknik di Sekolah Tinggi Teknik dan Direktur Yayasan Keluarga Mong Cornell Neurotech-Engineering. “Sekarang untuk pertama kalinya, kita dapat melihat hal-hal yang belum pernah dilihat orang sebelumnya jauh di dalam kelenjar getah bening, dari atas ke bawah, pada hewan yang hidup dan bernapas secara real time. Saya pikir itu akan membuka pintu untuk imunologi. Tiba-tiba kita bisa melihat semuanya.”

Mikroskop tiga foton jaringan dalam, yang menggunakan penanda fluoresen dan iluminasi laser untuk menangkap gambar tiga dimensi beresolusi tinggi pada skala mikrometer, pertama kali didemonstrasikan pada tahun 2013 oleh Grup Riset Xu. Grup ini telah menggunakannya untuk gambar, dengan presisi resolusi tinggi hingga 1 hingga 2 milimeter, otak dari tikus dan ikan zebra.

Sementara otak mungkin merupakan tempat yang rumit, kelenjar getah bening jauh lebih sulit untuk diuraikan.

“Dibandingkan dengan otak, kelenjar getah bening jauh lebih buram,” kata Xu. “Di otak, teknik kita sekarang bisa sampai 2 milimeter. Dan di kelenjar getah bening, yang terbaik yang bisa kita lakukan adalah sedikit kurang dari satu milimeter, karena kelenjar getah bening setidaknya dua kali lebih padat dari otak.”

Tapi tantangannya sepadan. Kelenjar getah bening sangat penting untuk mempelajari imunologi, karena berfungsi sebagai semacam Grand Central Station untuk limfosit, sejenis sel darah putih yang melawan infeksi dalam tubuh.

Kelompok Xu, yang berspesialisasi dalam pencitraan biomedis dan serat optik, merasa memiliki keahlian yang diperlukan untuk menangani kelenjar getah bening berkat Choe, yang selain menjadi fisikawan, terlatih dalam imunologi sebelum datang ke Cornell untuk penelitian pascadoktoralnya.

Choe mulai mengoptimalkan kembali proses pencitraan tiga foton sehingga dapat diterapkan pada jenis lingkungan anatomi yang sangat berbeda, lingkungan yang penuh dengan pembuluh dan sel, bukan neuron. Kemudian, dengan dukungan hibah benih multi-penyelidik dimaksudkan untuk mengkatalisasi interaksi kolaboratif antara fakultas Cornell di Ithaca dan New York City, kelompok Xu bermitra dengan Dr. Ari M. Melnick, Profesor Hematologi/Onkologi Medis Keluarga Gebroe dan anggota dari Pusat Kanker Sandra dan Edward Meyer di Weill Cornell Medicine, yang menyediakan tikus transgenik.

Menggunakan panjang gelombang eksitasi antara 1.300 dan 1.700 nanometer, para peneliti dapat menggambarkan pembuluh darah, pembuluh limfatik, dan sel T dan sel B yang bermigrasi ke seluruh kelenjar getah bening tikus, dari kedalaman 600 hingga 900 mikrometer, tanpa kehilangan fokus atau sinyalnya. . Gambar memiliki resolusi spasial sub-mikrometer. Tim juga mencitrakan pembuluh darah pada kedalaman 570 mikrometer di limpa tikus.

Sama pentingnya dengan kejelasan dan resolusi tinggi dari pencitraan adalah kemampuan peneliti untuk menandai sel dan pembuluh dengan empat pewarna fluoresen yang berbeda secara bersamaan. Ini akan memungkinkan ahli imunologi untuk melihat dengan tepat bagaimana sel-sel berinteraksi satu sama lain dan lingkungan mereka.

Sekarang mikroskop tiga foton telah berhasil ditunjukkan pada kelenjar getah bening, Xu berharap untuk melihat seberapa jauh, dan lebih dalam, dia dan timnya dapat mendorong prosesnya.

“Sangat sulit untuk membayangkan sangat jauh ke dalam jaringan. Dan ketika kelenjar getah bening meradang, itu menjadi jauh lebih besar dan bahkan lebih sulit untuk dilalui, ”kata Xu. “Pada titik ini, kami tahu teknologi ini pada dasarnya bisa menjadi faktor lain dari dua faktor yang lebih dalam dari apa yang telah kami tunjukkan. Saya pikir kami memiliki beberapa arahan yang sangat menarik untuk mendorongnya sepenuhnya.”

Sumber: Universitas Cornell