Авторадиограф — это изображение на рентгеновской пленке или ядерной эмульсии , полученное в результате распада излучения (например, бета-частиц или гамма-лучей ) при распределении радиоактивного вещества. В качестве альтернативы авторадиограф также доступен в виде цифрового изображения (цифровая авторадиография) благодаря недавним разработкам сцинтилляционных газовых детекторов [1] или систем визуализации фосфора редкоземельных элементов. [2] Пленка или эмульсия накладывается на меченый срез ткани для получения авторадиограммы (также называемой авторадиограммой). Автопрефикс указывает, что радиоактивное вещество находится внутри образца, в отличие от гисторадиографии или микрорадиографии, при которых образец маркируется с использованием внешнего источника. Некоторые авторадиографы можно исследовать микроскопически на предмет локализации зерен серебра (например, внутри или снаружи клеток или органелл), при этом этот процесс называется микроавторадиографией. Например, микроавторадиография использовалась для изучения того, метаболизируется ли атразин растением роголистника или эпифитными микроорганизмами в слое биопленки , окружающем растение. [3]
В биологии этот метод может быть использован для определения тканевой (или клеточной) локализации радиоактивного вещества, введенного в метаболический путь, связанного с рецептором [4] [5] или ферментом, или гибридизованного с нуклеиновой кислотой. [6] Область применения авторадиографии широка: от биомедицины до наук об окружающей среде и промышленности.
Использование радиоактивно меченных лигандов для определения распределения рецепторов в тканях называется ауторадиографией рецепторов in vivo или in vitro , если лиганд вводится в кровоток (с последующим удалением ткани и секционированием) или наносится на срезы ткани соответственно. [7] Как только плотность рецепторов известна, авторадиография in vitro также может использоваться для определения анатомического распределения и сродства меченного радиоактивным изотопом препарата к рецептору. Для авторадиографии in vitro радиолиганд наносили непосредственно на срезы замороженной ткани без введения субъекту. Таким образом, он не может полностью проследить ситуацию распределения, метаболизма и деградации в живом организме. Но поскольку мишень в криосрезах широко подвергается воздействию и может напрямую контактировать с радиолигандом, авторадиография in vitro по-прежнему остается быстрым и простым методом скрининга потенциальных лекарств, лигандов ПЭТ и ОФЭКТ . Лиганды обычно обозначаются 3 H ( тритий ), 18 F ( фтор ), 11 C ( углерод ) или 125 I ( радиойод ). По сравнению с in vitro , авторадиография ex vivo проводилась после введения радиолиганда в организм, что может уменьшить количество артефактов и находится ближе к внутренней среде.
Распределение транскриптов РНК в срезах тканей с помощью радиоактивно меченных комплементарных олигонуклеотидов или рибонуклеиновых кислот («рибозондов») называется гистохимией гибридизации in situ . Радиоактивные предшественники ДНК и РНК, [ 3 H] -тимидин и [ 3 H] -уридин соответственно, могут быть введены в живые клетки для определения времени прохождения нескольких фаз клеточного цикла. Таким же образом можно обнаружить вирусные последовательности РНК или ДНК. Эти зонды обычно помечены 32 P, 33 P или 35 S. В области поведенческой эндокринологии авторадиография может использоваться для определения поглощения гормонов и указания местоположения рецепторов; животному можно ввести радиоактивно меченный гормон или исследование можно провести in vitro .
Скорость репликации ДНК в растущих in vitro клетках мышей определяли методом авторадиографии как 33 нуклеотида в секунду. [8] Скорость удлинения ДНК фага Т4 в инфицированной фагом E. coli также измерялась методом авторадиографии как 749 нуклеотидов в секунду в период экспоненциального увеличения ДНК при 37 °C (99 °F). [9]
Фосфорилирование означает посттрансляционное добавление фосфатной группы к определенным аминокислотам белков, и такая модификация может привести к резкому изменению стабильности или функции белка в клетке. Фосфорилирование белка можно обнаружить на авторадиографе после инкубации белка in vitro с соответствующей киназой и γ-32P-АТФ. Радиомеченый фосфат последнего включается в белок, который выделяют с помощью SDS-PAGE и визуализируют на авторадиографии геля. (См. рисунок 3 недавнего исследования, показывающего, что CREB-связывающий белок фосфорилируется с помощью HIPK2 [ 10] ).
В физиологии растений авторадиография может быть использована для определения накопления сахаров в тканях листьев. [11] Накопление сахара, что касается авторадиографии, может описать стратегию загрузки флоэмы, используемую в растении. [12] Например, если сахара накапливаются в второстепенных жилках листа, ожидается, что листья имеют мало плазмодесматальных связей, что указывает на апопластическое движение или активную стратегию загрузки флоэмы. Сахара, такие как сахароза , фруктоза или маннит , метятся радиоактивным изотопом [ 14-C ] и затем всасываются в ткани листа путем простой диффузии . [13] Затем ткань листа подвергается воздействию авторадиографической пленки (или эмульсии) для получения изображения. На изображениях будет виден отчетливый рисунок жилок, если накопление сахара сконцентрировано в жилках листа (апопластическое движение), или на изображениях будет виден статический рисунок, если накопление сахара равномерно по всему листу ( симпластическое движение).
Этот авторадиографический подход отличается от таких методов, как ПЭТ и ОФЭКТ , где точная трехмерная локализация источника излучения обеспечивается тщательным использованием подсчета совпадений, гамма-счетчиков и других устройств.
Криптон-85 используется для проверки комплектующих самолетов на наличие мелких дефектов. Криптону-85 позволяют проникнуть в небольшие трещины, а затем его присутствие выявляют авторадиографией. Этот метод называется «картонная газопроницаемая визуализация». Газ проникает в отверстия меньшего размера, чем жидкости, используемые при капиллярном контроле с красителем и флуоресцентном контроле . [14]
Задача радиоактивной дезактивации после ядерного испытания Бейкера на атолле Бикини во время операции «Перекресток» в 1946 году оказалась гораздо более сложной, чем к этому готовились ВМС США. Хотя тщетность задачи стала очевидной, а опасность для бригад по очистке возросла, полковник Стаффорд Уоррен , отвечающий за радиационную безопасность, с трудом убедил вице-адмирала Уильяма Х.П. Блэнди отказаться от очистки, а вместе с ней и уцелевших кораблей-мишеней. 10 августа Уоррен показал Бланди авторадиограф, сделанный рыбой- хирургом из лагуны и оставленный на ночь на фотопластинке. На пленку воздействовало альфа-излучение чешуи рыбы, что свидетельствует о том, что плутоний, имитирующий кальций, был распределен по всей рыбе. Блэнди немедленно приказал прекратить все дальнейшие работы по дезактивации. Уоррен написал домой: «Самостоятельный рентгеновский снимок рыбы… сделал свое дело». [15]
Оригинальная публикация единственного изобретателя Аскинса, Барбары С. (1 ноября 1976 г.). «Усиление фотографического изображения методом авторадиографии». Прикладная оптика. 15 (11): 2860–2865. Бибкод: 1976ApOpt..15.2860A. doi:10.1364/ao.15.002860.