新的成像方法提供了高分辨率的单在斑马鱼血液干细胞

第一次,研究人员可以获得高分辨率的单一造血干细胞从显微镜和斑马鱼由于一点帮助。

威斯康星-麦迪逊大学的研究人员和加州大学圣地亚哥分校的科学家们已经开发出一种方法来跟踪一个血干细胞在一个活的有机体,然后描述超微结构,同一单元或架构,使用电子显微镜。这项新技术将帮助研究人员开发治疗血液疾病和癌症。

“目前,我们观察干细胞在组织有限数量的标记和分辨率低,但是我们缺少很多信息,”说欧文Tamplin在威斯康辛大学麦迪逊分校的助理教授细胞与再生生物学的一员干细胞与再生医学中心合著者这项新的研究,发表在8月9日eLife。“使用我们的新技术,我们不仅可以看到干细胞,而且所有周围的小细胞的接触。”

利基是微环境中找到组织如骨髓含有血液干细胞支持血液系统。在利基专门血液干细胞及其相邻细胞之间的相互作用发生每一秒,但这些交互是很难追踪并没有完全弄清楚。

作为一个新的研究的一部分,Tamplin和他的联合作者,马克Ellisman加州大学圣地亚哥分校的神经科学教授,确定了一种集成多种类型的显微成像技术来研究细胞的利基。与新开发的技术,利用共焦显微镜、x光显微镜和串行block-face扫描电镜,研究人员现在可以追踪一次难以捉摸和信息交互发生在这个空间。

“这使我们能够识别细胞的微环境,我们甚至不知道与干细胞,开拓新的研究方向,“Tamplin说。

Tamplin作为这项研究的一部分,和他的同事们,包括co-first作者Sobhika《Keunyoung金正日,发现多巴胺beta-hydroxylase阳性神经节细胞,以前无特征的细胞类型血液中的干细胞利基。这是至关重要的,因为理解神经传递素,例如多巴胺的作用在调节血液干细胞疗法可能导致改善。

“血液干细胞移植作为治疗治疗许多血液疾病和癌症,但是血液干细胞是非常罕见的,很难找到一个活的有机体,“Tamplin说。”,使他们非常具有挑战性的描述和理解他们如何互动和与邻近细胞。”

而血液干细胞是很难定位在大多数生物体,斑马鱼幼虫,它是透明的,为研究人员提供了一个独特的机会来查看内部运作更容易的血液干细胞利基。

“这是很棒的事斑马鱼细胞能够形象,“Tamplin说动物是透明的质量。“在哺乳动物中,造血干细胞在骨髓开发在子宫内,这使得它不可能看到这些事件发生在真正的时间。但由于斑马鱼可以观察干细胞通过血液循环到达,找到利基,附加到它,然后去旅馆。”

在斑马鱼幼体更容易看到血干细胞发展,专业成像需要找到这样的小细胞然后细节他们的超微结构。Tamplin和他的同事们花了六年时间完善这些成像技术。这允许他们看到和跟踪的实时发展血液干细胞微环境的一个活的有机体,然后进一步放大在同一细胞使用电子显微镜。

“首先,我们确定了单荧光标记干细胞通过光表或共焦显微镜,“Tamplin说。“接下来,我们相同的样本处理串行block-face扫描电子显微镜。然后我们一致的三维光和电子显微镜数据集。通过交叉这些不同的成像技术,我们可以看到单稀有细胞深处的超微结构组织。这也使我们能够找到所有周围的血液干细胞利基细胞接触。我们相信我们的方法将广泛适用于相关的光和电子显微镜在许多系统。”

Tamplin希望这种方法可以用于许多其他类型的干细胞,如肠道、肺、和肿瘤微环境,罕见的细胞需要纳米分辨率的特点。但是,发育生物学家,Tamplin尤其兴奋,看看这个工作可以提高研究人员的了解血液干细胞微环境的形式。

“我认为这是非常令人兴奋,因为我们生成所有血液干细胞的胚胎发育期间,这取决于你是什么生物,几百或者几千这些干细胞最终将产生数千亿新血液细胞每天都在你的生活,”Tamplin说。“但是我们真的不知道如何干细胞首先找到家里的利基,他们将要有机体的生活的其余部分。本研究将真正帮助我们了解干细胞的行为和功能。更好的理解干细胞的行为,和监管利基细胞周围,可能导致改善干细胞疗法。”

参考:《年代,金肯塔基州,表象年代,et al。定义的造血干细胞利基相关的超微结构光和电子显微镜。eLife。2022;11:e64835。doi:10.7554 / eLife.64835

本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。