stringtranslate.com

Авторадиограф

Авторадиография коронарного среза мозга, взятого у эмбриональной крысы. Маркер связывания GAD67 высоко экспрессируется в субвентрикулярной зоне .

Авторадиограф — это изображение на рентгеновской пленке или ядерной эмульсии , полученное в результате распада излучений (например, бета-частиц или гамма-лучей ) при распределении радиоактивного вещества. В качестве альтернативы, авторадиограф также доступен в виде цифрового изображения (цифровая авторадиография) благодаря недавней разработке сцинтилляционных газовых детекторов [1] или систем фосфорной визуализации редкоземельных элементов. [2] Пленка или эмульсия накладывается на маркированный участок ткани для получения авторадиограммы (также называемой авторадиограммой). Префикс auto- указывает на то, что радиоактивное вещество находится внутри образца, в отличие от случая гисторадиографии или микрорадиографии, в которых образец маркируется с помощью внешнего источника. Некоторые авторадиограммы можно исследовать под микроскопом для локализации зерен серебра (например, на внутренней или внешней поверхности клеток или органелл), в этом процессе процесс называется микроавторадиографией. Например, микроавторадиография использовалась для изучения того, метаболизируется ли атразин растением роголистника или эпифитными микроорганизмами в слое биопленки, окружающем растение. [3]

Приложения

В биологии этот метод может использоваться для определения локализации радиоактивного вещества в тканях (или клетках), либо введенного в метаболический путь, связанного с рецептором [4] [5] или ферментом, либо гибридизованного с нуклеиновой кислотой. [6] Области применения авторадиографии широки: от биомедицины до наук об окружающей среде и промышленности.

Рецепторная авторадиография

Использование радиоактивно меченых лигандов для определения распределения рецепторов в тканях называется либо in vivo , либо in vitro авторадиографией рецепторов , если лиганд вводится в кровоток (с последующим удалением ткани и разделением) или наносится на срезы тканей соответственно. [7] После того, как плотность рецепторов известна, in vitro авторадиография может также использоваться для определения анатомического распределения и сродства радиоактивно меченого препарата к рецептору. Для авторадиографии in vitro радиолиганд непосредственно наносился на замороженные срезы тканей без введения субъекту. Таким образом, она не может полностью отслеживать распределение, метаболизм и ситуацию деградации в живом организме. Но поскольку мишень в криосрезах широко экспонирована и может напрямую контактировать с радиолигандом, in vitro авторадиография по-прежнему является быстрым и простым методом скрининга кандидатов на лекарственные препараты, лигандов ПЭТ и ОФЭКТ . Лиганды обычно маркируются 3 H ( тритием ), 18 F ( фтором ), 11 C ( углеродом ) или 125 I ( радиоактивным йодом ). По сравнению с in vitro , авторадиография ex vivo проводилась после введения радиолиганда в организм, что может уменьшить артефакты и ближе к внутренней среде.

Распределение транскриптов РНК в срезах тканей с использованием радиоактивно меченых, комплементарных олигонуклеотидов или рибонуклеиновых кислот («рибозондов») называется гибридизацией in situ гистохимией . Радиоактивные предшественники ДНК и РНК, [ 3 H] -тимидин и [ 3 H] -уридин соответственно, могут быть введены в живые клетки для определения сроков нескольких фаз клеточного цикла. Последовательности вирусов РНК или ДНК также могут быть локализованы таким образом. Эти зонды обычно маркируются 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 меченый гормон, или исследование может быть проведено in vitro .

Скорость репликации ДНК

Скорость репликации ДНК в мышиной клетке, растущей in vitro, была измерена авторадиографией и составила 33 нуклеотида в секунду. [8] Скорость удлинения ДНК фага T4 в инфицированной фагом E. coli также была измерена авторадиографией и составила 749 нуклеотидов в секунду в период экспоненциального увеличения ДНК при 37 °C (99 °F). [9]

Обнаружение фосфорилирования белков

Фосфорилирование означает посттрансляционное добавление фосфатной группы к определенным аминокислотам белков, и такая модификация может привести к радикальному изменению стабильности или функции белка в клетке. Фосфорилирование белка можно обнаружить на авторадиограмме после инкубации белка in vitro с соответствующей киназой и γ-32P-ATP. Радиоактивно меченый фосфат последнего включается в белок, который выделяется с помощью SDS-PAGE и визуализируется на авторадиограмме геля. (См. рисунок 3. недавнего исследования, показывающего, что белок, связывающий CREB, фосфорилируется HIPK2 . [10] )

Обнаружение перемещения сахара в растительной ткани

В физиологии растений авторадиография может использоваться для определения накопления сахара в тканях листьев. [11] Накопление сахара, поскольку оно связано с авторадиографией, может описывать стратегию загрузки флоэмы, используемую в растении. [12] Например, если сахара накапливаются в мелких жилках листа, ожидается, что листья имеют мало плазмодесмальных связей, что указывает на апопластическое движение или активную стратегию загрузки флоэмы. Сахара, такие как сахароза , фруктоза или маннит , радиоактивно маркируются [ 14-C ], а затем поглощаются тканью листа путем простой диффузии . [13] Затем ткань листа подвергается авторадиографической пленке (или эмульсии) для получения изображения. Изображения будут показывать отчетливые узоры жилок, если накопление сахара сосредоточено в жилках листа (апопластическое движение), или изображения будут показывать статичную картину, если накопление сахара равномерно по всему листу ( симпластическое движение).

Другие методы

Этот авторадиографический подход контрастирует с такими методами, как ПЭТ и ОФЭКТ , где точная трехмерная локализация источника излучения обеспечивается путем тщательного использования подсчета совпадений, гамма-счетчиков и других устройств.

Криптон-85 используется для проверки компонентов самолета на наличие мелких дефектов. Криптону-85 позволяют проникать в небольшие трещины, а затем его присутствие обнаруживается авторадиографией. Метод называется «криптоновая газопроницаемая визуализация». Газ проникает в меньшие отверстия, чем жидкости, используемые при цветной и флуоресцентной дефектоскопии . [14]

Исторические события

Непреднамеренное воздействие

Радиоактивные части рыбы видны белым цветом на черном фоне.
Радиоактивная рыба-хирург делает свой собственный рентген. Яркая область — это еда из свежих водорослей. Остальная часть тела поглотила и распределила достаточно плутония, чтобы сделать чешую радиоактивной. Рыба была жива и, по-видимому, здорова, когда ее поймали.

Задача радиоактивной дезактивации после ядерного испытания Бейкера на атолле Бикини во время операции «Перекресток» в 1946 году оказалась гораздо сложнее, чем готовился ВМС США. Хотя бесполезность задачи стала очевидной, а опасность для бригад по очистке возросла, полковник Стаффорд Уоррен , отвечавший за радиационную безопасность, с трудом убедил вице-адмирала Уильяма HP Блэнди отказаться от очистки, а вместе с ней и от уцелевших кораблей-мишеней. 10 августа Уоррен показал Блэнди авторадиограмму, сделанную рыбой -хирургом из лагуны, которая была оставлена ​​на фотопластинке на ночь. Пленка была экспонирована альфа-излучением, выделяемым чешуей 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... сработал». [15]

Ссылки

  1. ^ Барт Н., Кулон П., Хеннион С., Дюкассу Д., Басс-Каталинат Б., Шарпак Г. (май 1999 г.). «Оптимизация нового сцинтилляционного газового детектора, используемого для локализации электронов, испускаемых 99mTc». Джей Нукл Мед . 40 (5): 868–75. ПМИД  10319763.
  2. ^ Энциклопедия естественных наук: Фосфоримиджер
  3. ^ Рупассара, СИ, РА Ларсон, ГК Симс и КА Марли. 2002 Деградация атразина роголистником в водных системах. Журнал биоремедиации 6(3): 217-224.
  4. ^ Кухар М., Ямамура Х.И. (июль 1976 г.). «Локализация холинергических мускариновых рецепторов в мозге крысы с помощью световой микроскопической радиоавтографии». Brain Res . 110 (2): 229–43. doi :10.1016/0006-8993(76)90399-1. PMID  938940. S2CID  36648292.
  5. ^ Young WS, Kuhar MJ (декабрь 1979 г.). «Новый метод рецепторной авторадиографии: [3H]опиоидные рецепторы в мозге крысы». Brain Res . 179 (2): 255–70. doi :10.1016/0006-8993(79)90442-6. PMID  228806. S2CID  21647100.
  6. ^ Jin L, Lloyd RV (1997). "Гибридизация in situ: методы и приложения". J Clin Lab Anal . 11 (1): 2–9. doi :10.1002/(SICI)1098-2825(1997)11:1<2::AID-JCLA2>3.0.CO;2-F. PMC 6760707. PMID 9021518  . 
  7. ^ Дэвенпорт, Энтони П. (25 марта 2005 г.). Методы связывания рецепторов. Том 306. doi :10.1385/1592599273. ISBN 1-59259-927-3. S2CID  3691391.
  8. ^ Hand R (1975). «Авторадиография волокон дезоксирибонуклеиновой кислоты как метод изучения репликации хромосом млекопитающих». J. Histochem. Cytochem . 23 (7): 475–81. doi : 10.1177/23.7.1095649 . PMID  1095649.
  9. ^ Маккарти Д., Миннер К., Бернстайн Х., Бернстайн К. (1976). «Скорости удлинения ДНК и распределения точек роста фага Т4 дикого типа и мутанта с задержкой ДНК Amber». J Mol Biol . 106 (4): 963–81. doi :10.1016/0022-2836(76)90346-6. PMID  789903.
  10. ^ Kovacs KA, Steinmann M, Halfon O, Magistretti PJ, Cardinaux JR (ноябрь 2015 г.). «Комплексная регуляция белка, связывающего CREB, протеинкиназой 2, взаимодействующей с гомеодоменом» (PDF) . Cell Signaling . 27 (11): 2252–60. doi :10.1016/j.cellsig.2015.08.001. PMID  26247811.
  11. ^ Goggin, Fiona L.; Medville, Richard; Turgeon, Robert (1 февраля 2001 г.). «Загрузка флоэмы в тюльпановом дереве. Механизмы и эволюционные последствия». Plant Physiology . 125 (2): 891–899. doi :10.1104/pp.125.2.891. ISSN  0032-0889. PMC 64890 . PMID  11161046. 
  12. ^ Van Bel, AJE (июнь 1993 г.). «Стратегии загрузки флоэмы». Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology . 44 (1): 253–281. doi :10.1146/annurev.pp.44.060193.001345. ISSN  1040-2519.
  13. ^ Turgeon, R.; Medville, R. (29 сентября 1998 г.). «Отсутствие загрузки флоэмы в листьях ивы». Труды Национальной академии наук . 95 (20): 12055–12060. Bibcode : 1998PNAS...9512055T. doi : 10.1073 /pnas.95.20.12055 . ISSN  0027-8424. PMC 21764. PMID  9751789. 
  14. ^ "Криптоновая газопроницаемая визуализация - ценный инструмент для обеспечения структурной целостности компонентов авиационных двигателей". Архивировано из оригинала 20 июля 2008 г.
  15. ^ Вайсгалл, Джонатан (1994), Операция «Перекресток»: атомные испытания на атолле Бикини, Аннаполис, Мэриленд: Naval Institute Press, стр. 242, ISBN 978-1-55750-919-2

Оригинальная публикация единственного изобретателя Аскинс, Барбары С. (1 ноября 1976 г.). «Усиление фотографического изображения с помощью авторадиографии». Applied Optics. 15 (11): 2860–2865. Bibcode: 1976ApOpt..15.2860A. doi: 10.1364/ao.15.002860.

Дальнейшее чтение